亥姆霍茲線圈

1、實驗名稱：亥姆霍茲線圈磁場學(xué)院： 資源環(huán)境與化工學(xué)院 專業(yè)班級過控151學(xué)生姓名：吳東亮 學(xué)號：20實驗地點：基礎(chǔ)實驗大樓座位號:42實驗時間： 第9周星期一上午10點開始一、實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)和掌握霍爾效應(yīng)原理測量磁場的方法。測量載流圓線圈和亥姆霍茲線圈軸線上的磁場分布。二、實驗原理：載流圓線圈與亥姆霍茲線圈的磁場（1）載流圓線圈磁場根據(jù)比奧-薩伐爾定律，載流圓線圈在軸線（通過圓心并與線圈平面垂直的直線）上某點磁感應(yīng)強度B 為B= N IR2/2 （R2+X2）3/2式中*=4nX10-7H/m為真空磁導(dǎo)率，R為線圈的平均半徑，N。為圓線圈的匝數(shù)，I為通過線圈的電流， x為軸線上某一點到圓心0的

2、距離。因此它在軸線上磁場分布圖如圖（1）所示。亥姆霍茲線圈所謂亥姆霍茲線圈是兩個相同的圓線圈，彼此平行且共軸，通以同方向電流I，理論計算證明：當(dāng)線圈 間距a等于線圈半徑R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，如 圖（2）所示（1）（2）霍爾效應(yīng)法測磁場（1）霍爾效應(yīng)法測量原理將通有電流I的導(dǎo)體置于磁場中，則在垂直于電流I和磁場B方向上將產(chǎn)生一個附加電勢差，這一現(xiàn)象 稱為霍爾效應(yīng)。電勢差uh稱為霍爾電壓。如課本圖25-5所示n型半導(dǎo)體，若電流I沿X軸方向流動（有速度為V運動的電子），此時在Z軸方 向加以強度為8的磁場后，運動著的電子受洛倫茲力、的作用而偏移、聚集在S平

3、面；同時隨著電子 的向S平面（下平面）偏移和聚集，在P平面（上平面）出現(xiàn)等量的正電荷，結(jié)果在上下平面之間形 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)向下偏移。當(dāng)電子受到的洛倫茲力和霍爾電場的反作用力這二種達到平衡時，就不能向下偏移。此時在上下平面（S、P平面）間形成一個穩(wěn)定的電壓（霍爾電壓）?；魻栂禂?shù)、霍爾靈敏度、霍爾電壓設(shè)材料的長度為l，寬為b，厚為d，載流子濃度為n，載流子速度V，貝。與通過材料的電流I有如下關(guān) 系：I=nevbd霍爾電壓 UH=IB/ned=RHIB/d=KHIB式中霍爾系數(shù)RH=1/ne，單位為m3/c ；霍爾靈敏度KH=RH/d，單位為mV/mA

4、由此可見，使I為常數(shù)時，有UH= KHIB =k0B，通過測量霍爾電壓。瓦就可計算出未知磁場強度B。本實驗使用的儀器用集成霍爾元件，已經(jīng)與顯示模塊聯(lián)調(diào)，直接顯示磁場強度。三、實驗儀器：亥姆霍茲實驗儀由二部分組成。它們分別為架部分磁場測量儀器部分亥姆霍茲線圈架：二個：線圈有效半徑105mm500匝UI。圖稔職業(yè)&密WHM*爵廉否K 啤劇毋嘩Bi零乖實申中由風(fēng)T稔聘圄稔閶地灼vr）oz=i實切岸面 WSOWJtM （3）M CB驟用鵬風(fēng)渺哄雌食醐爰券法留魚串圈稔期甌風(fēng)渺魏海函勰St，釀用薜關(guān)（D。圖稔期業(yè)&算翻UW*翰I番良制mQ勺_瞻皿 劇母 嘩直幽商輪口申圄稔蝶審IB用WW乙=1%海單彰（乙）a 制用身籌叩巧謎酒陶黑，奧由彰器花（I）朝噂切魏海 田單維&鼠虱皿og雖虱匣觥也回梏，皿0很凰函匣艙也回融:。密瞄It田面V【0V :即皿oi 3J回中中圄稔二ws bhTbONhJ +T*252 + X 2M2 252 + X202、右線圈(注：B/mT為實驗值，Bm/mT為理論值，理論值公式：軸向距離x/mm-110-100-90-80-70-60-5