1樓:匿名使用者
實驗原理
1.載流636f707962616964757a686964616f31333262353461
圓線圈與亥姆霍茲線圈的磁場
(1) 載流圓線圈磁場
一半徑為r,通以電流i的圓線圈,軸線上磁場的公式為
(1-1)
式中 為圓線圈的匝數, 為軸上某一點到圓心o的距離。 它的磁場分布圖如圖1-1所示。
(2)亥姆霍茲線圈
所謂亥姆霍茲線圈為兩個相同線圈彼此平行且共軸,使線圈上通以同方向電流i,理論計算證明:線圈間距a等於線圈半徑r時,兩線圈合磁場在軸上(兩線圈圓心連線)附近較大範圍內是均勻的,如圖1-2所示。
2.霍爾效應法測磁場
(1)霍爾效應法測量原理
將通有電流i的導體置於磁場中,則在垂直於電流i和磁場b方向上將產生乙個附加電位差,這一現象是霍爾於2023年首先發現,故稱霍爾效應。電位差 稱為霍爾電壓。
如圖3-1所示n型半導體,若在mn兩端加上電壓u,則有電流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b的磁場後,運動著的電子受洛倫茲力fb的作用而偏移、聚集在s平面;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)出現等量的正電荷,結果在上下平面之間形成乙個電場 (此電場稱之為霍爾電場)。這個電場反過來阻止電子繼續向下偏移。當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)間形成乙個穩定的電壓 (霍爾電壓)。
(2)霍爾係數、霍爾靈敏度、霍爾電壓
設材料的長度為l,寬為b,厚為d,載流子濃度為n,載流子速度v,則與通過材料的電流i有如下關係:
i=nevbd
霍爾電壓 uh=ib/ned=rhib/d=khib
式中霍爾係數rh=1/ne,單位為m3/c;霍爾靈敏度kh=rh/d,單位為mv/ma
由此可見,使i為常數時,有uh= khib =k0b,通過測量霍爾電壓uh,就可計算出未知磁場強度b。
本實驗使用的儀器用整合霍爾元件,已經與顯示模組聯調,直接顯示磁場強度。
實驗儀器
亥姆霍茲實驗儀由二部分組成。它們分別為勵磁線圈架部分磁場測量儀器部分
亥姆霍茲線圈架:
二個勵磁線圈:線圈有效半徑 105mm
線圈匝數 500匝
二線圈中心間距 105mm
測量磁場感測器: 4501a使用霍爾元件測量磁場。
移 動 裝 置:橫向可移動距離150mm,縱向可移動距離50mm
距離分辨力0.5mm
實驗內容
1. 測量圓電流線圈軸線上磁場的分布
接好電路。調節磁場實驗儀的輸出功率,使勵磁電流有效值為i=200ma,以圓電流線圈中心為座標原點,每隔10.0 mm測一 個umax值,測量過程中注意保持勵磁電流值不變,記錄資料並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
把磁場實驗儀的兩組線圈串聯起來(注意極性不要接反),接到磁場測試儀的輸出端鈕。調節磁場測試儀的輸出功率,使勵磁電流有效值仍為i=200ma。以兩個圓線圈軸線上的中心點為座標原點,每隔10.
0mm測乙個umax 值。記錄資料並作出磁場分布曲線圖。
實驗報告一般包括哪些內容，實驗報告的內容一般應包括哪些 報告中的記錄有那些要求
實驗報告一般實驗名稱 實驗目的 實驗材料與方法 實驗結果結論，備註或說明等項構成全文。驗報告 科學上為闡明某種現象而創造特定的條件通過觀察和程式操作反映事物變化過程和結果的書面報告。是探索自然奧秘 進行科學研究的重要手段。具有創新性 印證性和實踐性的特點。其目的是進一步驗證科學理論及其概念，豐富前人...
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