亥姆霍兹线圈磁场的实验报告咋写?

题目

亥姆霍兹线圈磁场的实验报告咋写?
1.实验原理 2.实验所用仪器 3.实验原理 4

答案

　　实验原理
　　1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场
　　（1） 载流圆线圈磁场
　　一半径为R,通以电流I的圆线圈,轴线上磁场的公式为
　　（1-1）
　　式中 为圆线圈的匝数, 为轴上某一点到圆心O的距离. 它的磁场分布图如图1-1所示.
　　（2）亥姆霍兹线圈
　　所谓亥姆霍兹线圈为两个相同线圈彼此平行且共轴,使线圈上通以同方向电流I,理论计算证明：线圈间距a等于线圈半径R时,两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的,如图1-2所示.
　　2．霍尔效应法测磁场
　　（1）霍尔效应法测量原理
　　将通有电流I的导体置于磁场中,则在垂直于电流I和磁场B方向上将产生一个附加电位差,这一现象是霍尔于1879年首先发现,故称霍尔效应.电位差 称为霍尔电压.
　　如图3-1所示N型半导体,若在MN两端加上电压U,则有电流I沿X轴方向流动（有速度为V运动的电子）,此时在Z轴方向加以强度为B的磁场后,运动着的电子受洛伦兹力FB的作用而偏移、聚集在S平面；同时随着电子的向S平面（下平面）偏移和聚集,在P平面（上平面）出现等量的正电荷,结果在上下平面之间形成一个电场 （此电场称之为霍尔电场）.这个电场反过来阻止电子继续向下偏移.当电子受到的洛伦兹力和霍尔电场的反作用力这二种达到平衡时,就不能向下偏移.此时在上下平面（S、P平面）间形成一个稳定的电压 （霍尔电压）.
　　（2）霍尔系数、霍尔灵敏度、霍尔电压
　　设材料的长度为l,宽为b,厚为d,载流子浓度为n,载流子速度v,则与通过材料的电流I有如下关系：
　　I=nevbd
　　霍尔电压 UH=IB/ned=RHIB/d=KHIB
　　式中霍尔系数RH=1/ne,单位为m3/c；霍尔灵敏度KH=RH/d,单位为mV/mA
　　由此可见,使I为常数时,有UH= KHIB =k0B,通过测量霍尔电压UH,就可计算出未知磁场强度B.
　　本实验使用的仪器用集成霍尔元件,已经与显示模块联调,直接显示磁场强度.
　　实验仪器
　　亥姆霍兹实验仪由二部分组成.它们分别为励磁线圈架部分磁场测量仪器部分
　　亥姆霍兹线圈架：
　　二个励磁线圈：线圈有效半径 105mm
　　线圈匝数 500匝
　　二线圈中心间距 105mm
　　测量磁场传感器： 4501A使用霍尔元件测量磁场.
　　移 动 装 置：横向可移动距离150mm,纵向可移动距离50mm
　　距离分辨力0.5mm
　　实验内容
　　1. 测量圆电流线圈轴线上磁场的分布
　　接好电路.调节磁场实验仪的输出功率,使励磁电流有效值为I＝200mA,以圆电流线圈中心为坐标原点,每隔10.0 mm测一 个Umax值,测量过程中注意保持励磁电流值不变,记录数据并作出磁场分布曲线图.
　　2 .测量亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布
　　把磁场实验仪的两组线圈串联起来（注意极性不要接反）,接到磁场测试仪的输出端钮.调节磁场测试仪的输出功率,使励磁电流有效值仍为I＝200mA.以两个圆线圈轴线上的中心点为坐标原点,每隔10.0mm测一个Umax 值.记录数据并作出磁场分布曲线图.