1、南昌大學物理實驗報告課程名稱：大學物理實驗實驗名稱:亥姆霍茲學院：資源環(huán)境與化工學院專業(yè)班級：過程裝備與控制工程152班報告人：陳素馨學號：5801415050指導老師：李鴻【實驗目的】1 學習和掌握霍爾效應原理測量磁場的方法；2測量載流圓線圈和亥姆霍茲線圈軸線上的磁場分布。【實驗原理】 1 載流原線圈與亥姆霍茲線圈的磁場 載流原線圈磁場根據(jù)比奧薩伐爾定律，載流原線圈在軸線（通過圓心并與線圈平面垂直的直線）上某點磁感應強度為 式中為真空磁導率，為線圈的平均半徑，為線圈的匝數(shù)，為通過線圈的電流，為軸線上某一點到圓心的距離。因此它在軸線上磁場分布圖應為正態(tài)分布。 亥姆霍茲線圈所謂亥姆霍茲線圈是兩個

2、相同的圓線圈，彼此平行且共軸，通以同方向電流，理論計算證明：當線圈間距等于線圈半徑時，兩線圈合磁場在軸線上（兩線圈圓心連線）附近較大范圍內(nèi)是均勻的。2電磁感應法測磁場電磁感應法測量原理設由交流信號驅動的線圈產(chǎn)生的交變磁場，他的磁感應強度為，又設有一個探測線圈放在這個磁場中，通過這個探測線圈的有效磁通量為式中，為探測線圈的匝數(shù)，為該線圈的截面積，為與線圈法線夾角。則線圈產(chǎn)生的感應電動勢為式中是線圈平面法線和磁場成角時，感應電動勢的幅值。當，這時的感應電動勢幅值最大。如果用數(shù)字式毫伏表測量此時的電動勢，則毫伏表的示值（有效值）應為，則,由該市可計算出的值。探測線圈的設計 由于公式是用普通線圈再均勻

3、條件下得出來的，如果磁場分布不均勻，情況非常復雜，用普通探測線圈只能探測出線圈平面內(nèi)磁感應強度法向分量的平均值，而不能測出非均勻磁場中各點的真實值，除非將探測線圈做得非常小，但這又會使減少而降低測量的靈敏度。為解決這一矛盾，理論證明可以設計出一種特殊尺寸的圓柱形探測線圈（線圈長度和外徑有的關系，線圈的內(nèi)徑與有的關系，并選擇線圈的體積適當小）測得的線圈平面內(nèi)平均磁場與探測線圈幾何中心點的磁場相等。這種探測線圈的等效面積為3霍爾效應法測磁場 霍爾效應法測量原理將通有電流的導體置于磁場中，則在垂直于電流和磁場方向上產(chǎn)生一個附加電勢差，該電勢差成為霍爾電壓。 若導體中電流沿軸方向流動（有速度為v運動的

4、電子），此時在軸方向上加上強度為的磁場后，運動著的電子受洛倫茲力的作用而偏移、聚集在平面；同時隨著電子向平面便宜和聚集，在平面出現(xiàn)等量的正電荷，結果在、平面之間形成一個電場（此電場稱之為霍爾電場）。這個電場反過來阻止電子繼續(xù)向面偏移。此時在、平面之間形成一個穩(wěn)定的電壓（霍爾電壓）。 霍爾系數(shù)、霍爾靈敏度、霍爾電壓 設材料的長度為，寬度為，厚度為，載流子速度為，它們與通過材料的電流有如下關系 霍爾電壓 式中霍爾系數(shù)，單位為；霍爾靈敏度，單位為.由此可見，當為常量時，有，通過測量霍爾電壓，就可以計算出未知磁場強度。【實驗儀器】4501A型亥姆霍茲線圈磁場試驗儀、亥姆霍茲線圈架、 【實驗內(nèi)容】1測量原電流線圈軸線上磁場的分布 儀器使用前，先開機預熱5接好電路，調(diào)零； 調(diào)節(jié)磁場試驗儀的輸出功率，每個10.0測一個值，測量過程中注意保持勵磁電流值不變，記錄數(shù)據(jù)并作出磁場分布曲線圖；2測量亥姆霍茲線圈軸線上磁場的分布 關掉電源，把磁場試驗儀的兩組線圈串聯(lián)起來（注意極性不要接反），街道磁場測試儀的輸出端鈕，調(diào)零； 調(diào)節(jié)磁場