单一线圈磁场的测量

1、實驗三 單一線圈磁場的測量【目的】利用霍爾探針測出通有電流的線圈沿其軸的磁場大小。(1)(3)(4)(7)(5)(6)(8)(2)【儀器】Fig.3-1(1) 桶型座.1個 (5) 感應線圈組. 1組(2) 電源供應器.1台 (6) 高斯計 (附HALL探針) .1台(3) 米尺.1支 (7) 圓型導線. 1組(4) 分支器.1個 (8) 直流安培計.1台 【原理】Consider a circular loop of radius R carries a current I. The contribution to the field from a current element ,as s

2、hown in Fig.3-2, is (3-1)Fig. 3-2: Sketch to aid calculation of the magnetic field along the axis of a current carrying loop.The vector is perpendicular to , so that (3-2) can be resolved into a radial, and an axial, components.The components have the same direction for all current elements I, and t

3、he quantities are added; thecomponents cancel one another out, in pairs. Therefore, we can obtain(z) =0and along the axis of the wire loop H(z) =(z) = The magnetic field is B(z) = Where =1.2566× H/m is the permeability of free space.If there is a small number of identical loops closed together,

4、the magnetic field is obtained by multiplying by the number of turns n.【裝置簡圖】【注意事項】1. 霍爾探針不可碰觸硬物。2. 磁感應針於每次換擋時都要做"歸零校準"(見附錄八) 。3. 待測磁場的方向要和霍爾探針的晶面垂直。【步驟】1. 裝置如Fig.3-1所示，固定電壓輸出為18伏特,電流轉至所需的適當值。2.磁場強度和線圈圈數的關係：(1)調整並固定通過線圈的電流為3安培。取用n=3的線圈,將霍爾探針置於線圈正中心位置,打開磁感應開關，由伏特計上讀出磁場值。(2)更換不同圈數，相同直徑的線圈，重複

5、(1) 。並作B-n圖，且說明B-n圖所具有的物理意義。3.磁場和線圈半徑的關係：(1)調整並固定通過線圈的電流為5安培。取用n=1，不同直徑的線圈，重複2(1) 。 (2)由3.(1)的數據作B-R圖，並說明B-R圖所具有的物理意義。4.B-z圖形和圈數的關係：（11006.03、11006.06、11006.07）(1)將線圈改成螺線圈，裝置如Fig.3-1。(2)調整電源供應器輸出電流為1安培，將霍爾探針置入線圈中心，並沿中心軸（z軸）移動。(3)改變探針在z軸上的位置，紀錄z值和B值。(4)更換相同直徑、相同長度、不同圈數的線圈，重複4.（3），並作B-z圖於同一圖中。5.B-z圖形和

6、長度的關係：(1)同4.之步驟，不過所取的線圈改為11006.01、11006.04、11006.05。【問題與討論】1) From experiment, determine the permeability of free space 0 .2) Compare the measured magnetic field along the axis of long coils with theoretical values.【注意】1. 部分實驗所取的數據需較多，方能作圖。2. 步驟4和5，所取z軸正、負方向都要測量(需貫穿螺線管，助教若發現數據只有量一半者，需重做)。3. 部分實驗圖形須合併，以利比較,電腦作業若不能操作，則以手繪，但求準確！【實驗可能發生問題】1.電表無電流:a.確定電源on。b.確定實驗回路無斷路。c.