磁場分布測量屋里實驗

ID:654171 · 發(fā)表于 2020-6-9 10:57

實驗目的
1.學習測量載流圓線圈的磁場分布。
2.了解亥姆霍茲線圈磁場分布的特點。
3.驗證矢量迭加原理。

實驗原理（注意：原理圖、測試公式）
（1）載流圓線圈磁場：
根據畢奧-薩伐爾定律一半徑為，通以直流電流的圓線圈，其軸線上離圓線圈中心距離為米處的磁感應強度的表達式為:
（1）
式中為圓線圈的匝數(shù)，為軸上某一點到圓心的距離，。
（2）亥姆霍茲線圈
如果有一對相同的載流圓線圈彼此平行且共軸，通以同方向電流，當線圈間距等于線圈半徑時，兩個載流線圈的總磁場在軸的中點附近的較大范圍內是均勻的。故在生產和科研中有較大的實用價值，也常用于弱磁場的計量標準。這對線圈稱為亥姆霍茲線圈。
兩個完全相同的圓線圈彼此平行且共軸，通以同方向電流，線圈間距等于線圈半徑(即 )時，從磁感應強度分布曲線可以看出，兩線圈合磁場在中心軸線上附近較大范圍內是均勻的，這樣的一對線圈稱為亥姆霍茲線圈，在兩線圈中心連線一段，出現(xiàn)一個平臺，這說明該處是勻強磁場。將兩個線圈通以同向電流時，磁場疊加增強，并在一定區(qū)域形成近似均勻的磁場；通以反向電流時，則疊加使磁場減弱，以至出現(xiàn)磁場為零的區(qū)域。

首先連接好儀器，接著接通電源，打開開關，在線圈磁場強度等于零的條件下，在線圈磁場強度等于零的條件下，把特斯拉計調零（目的是消除地磁場和其他環(huán)境雜散干擾磁場以及不平衡電勢的影響）。然后把換向開關調上，開始邊推滑塊，以為間隔距離測量通電亥姆霍茲線圈軸線上磁感應強度，快速記錄數(shù)值，確保讀數(shù)準確：然后把換向開關回到中間位置，在線圈磁場強度等于零的條件下，把特斯拉計調零：然后把換向開關調下，繼續(xù)測量數(shù)據，接著測量另一個線圈，相同的辦法記錄數(shù)值，最后把2個線圈串聯(lián)接好，然后測量出新的數(shù)值。然后利用軟件將數(shù)據制作成曲線。

數(shù)據處理、誤差分析和實驗結論
1、載流圓線圈圓心的磁場最大，越往兩側磁場越小。亥姆霍茲線圈磁場，兩個線圈中間是勻強磁場，越往兩側磁場越小。
2、描述誤差并對誤差進行分析，儀器老化，不在軸線上，手機等電子產品的干擾。
3、亥姆霍茲的平均值與用疊加原理的值是一樣的，所以是準確的。

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