利用集成霍尔传感器测量亥姆霍兹线圈的磁场分布

讲台12前门3456789101112131415161718192021221利用集成霍尔传感器测量亥姆霍兹线圈的磁场分布指导教师：靳娅丽基础物理实验教学中心2目录CONTENTS实验背景01实验目的02实验仪器03实验原理04实验内容053磁现象是人类最早认识的物理现象之一实验背景4指南针工作原理：地球是一个巨大的磁体磁极相互作用规律：异性相吸，同性相斥思考：如何测量磁场的强弱？实验背景如何测量磁场的强弱，即磁感应强度？问题

电磁感应法磁阻传感器法霍尔效应法方法本实验使用集成霍尔传感器测量亥姆霍兹线圈的磁场分布51．掌握霍尔效应的基本原理实验目的62．测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度3.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点的磁感应强度实验仪器7亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪探头恒流电源磁感应强度

亥姆霍兹线圈调节电源调零

实验原理霍尔效应霍尔效应是一种电磁现象1879年由美国物理学家霍尔在研究金属导电机制时发现对电磁学理论的发展具有重要意义8+eFeFEHyzxBdbII++++++++--------P型半导体的霍尔效应

实验原理霍尔效应概念：当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，在垂直于电流和磁场方向的导体的两个端面之间会产生一个附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象称为霍尔效应。这个电势差被称为霍尔电压，或霍尔电势差。9+eFeFEHyzxBdbII++++++++--------P型半导体的霍尔效应实验原理霍尔效应10

+eFeFEHyzxBdbII++++++++--------P型半导体的霍尔效应实验原理11单个载流线圈轴线上的磁场分布RPO根据毕奥—萨伐尔定律圆心处的磁感应强度代入得：实验原理12ROO1RO2PP点处的磁感应强度为在亥姆霍兹线圈上中心O处的磁感应强度为代入已知数据可得：亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁场分布实验内容1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度布13（1）在断电状态下，用USB连接线将亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪上“线圈磁场测量”中“信号输入”端与传感器测量尺上USB口接线端连接。（2）用红、黑手枪插连接线，将主机上“线圈恒流电源”中“信号输出”与线圈连接;注意线圈位置。实验内容1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度布14（3）开机后预热5分钟左右后进行测量。（4）将传感器测量尺高度调节至80mm位置处实验内容1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度布15（5）调节恒流源至100mA（6）拔掉一个手枪插头，调节“调零”旋钮，使线圈零电流时毫特斯拉计示数为零。实验内容1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度布16（7）重新连接恒流源接通100mA电流。开始测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度与位置的数据，记入表2.10-1中，并在坐标纸上以B为纵坐标、x为横坐标，画出B-x测量曲线。测量曲线与理论曲线进行比较，圆心点磁感应强度的测量值与理论值进行比较，计算百分误差。实验内容1.测量单个载流圆线圈轴线上各点磁感应强度布17表2.10-1载流圆线圈轴线上的磁感应强度分布相对误差：实验内容2.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点磁感应强度布18（1）连线（2）调节传感器测量尺高度，使霍耳传感器位于亥姆霍兹线圈的轴线上（参考实验内容1的调节方法）102035实验内容2.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点磁感应强度布19（3）调节恒流源至100mA，移动传感器测量尺滑块，观察毫特计示数的变化。（4）拔掉一个手枪插头，调节“调零”旋钮，使线圈零电流时毫特斯拉计示数为零。（5）连接恒流源并将其调至100mA，移动滑块，测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点的磁感应强度，将数据填入表2.10-2中，并在坐标纸上以B为纵坐标、x为横坐标，画出B-x测量曲线。测量曲线与理论曲线进行比较，圆心点磁感应强度的测量值与理论值进行比较，计算百分误差。实验内容2.测量亥姆霍兹线圈中心轴线上各点磁感应强度布20表2.10-2亥姆霍兹线圈轴线上的磁感应强度的分布相对误差：感谢同学们的聆听！211