亥姆霍茲線(xiàn)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)課次班號(hào): 日期:實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng):試驗(yàn)人:. 指導(dǎo)老師:—實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)感應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)的原理和方法；研究研究亥姆霍茲線(xiàn)圈周線(xiàn)上的磁場(chǎng)分布.主要儀器磁場(chǎng)測(cè)試儀、亥姆霍茲線(xiàn)圈架和亥姆霍茲磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)控制箱工作溫度10?35°C，相對(duì)濕度25%?75%.兩個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈各500匝，圓線(xiàn)圈的平均半徑R=105mm,兩線(xiàn)圈中心間距105mm.感應(yīng)線(xiàn)圈距離分辨率0.5mm.實(shí)驗(yàn)原理一、載流圓線(xiàn)圈與亥姆霍茲線(xiàn)圈1、 載流圓線(xiàn)圈磁場(chǎng)半徑為R通以電流為I的圓線(xiàn)圈，周線(xiàn)上磁場(chǎng)的公式為B=:。氣加2(R2+x2)2/3式中N0為線(xiàn)圈的匝數(shù)；X為軸上某一點(diǎn)到圓心O的距離；*=4KX107H-m-1,本次實(shí)驗(yàn)取I=69.7mA.2、 亥姆霍茲線(xiàn)圈兩個(gè)相同線(xiàn)圈彼此靠近，使線(xiàn)圈上通以同向電流理論計(jì)算證明：線(xiàn)圈間距。等于線(xiàn)圈半徑R時(shí)，兩線(xiàn)圈合場(chǎng)在軸附近較大范圍內(nèi)是均勻的.這時(shí)線(xiàn)圈稱(chēng)為亥姆霍茲線(xiàn)圈，如圖所示■二、電磁感應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)電磁感應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)的原理設(shè)由交流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的交變磁場(chǎng)的強(qiáng)度B=Bmsinot，設(shè)有一個(gè)探測(cè)線(xiàn)圈放在這個(gè)磁場(chǎng)中，通過(guò)這個(gè)探測(cè)線(xiàn)圈的有效磁通量為Q=NSBcos0sin①t式中，N為探測(cè)線(xiàn)圈的匝數(shù)，S為線(xiàn)圈的截面積；0為B與線(xiàn)圈法線(xiàn)夾角,線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為￡=一^dL=NS—Bcos0cos①t=一￡cos①t當(dāng)0=0時(shí)，8max=NS—Bm.用數(shù)字式毫伏表測(cè)量此時(shí)線(xiàn)圈的電動(dòng)勢(shì)，則其示值Umax應(yīng)為￡-^，則TOC\o"1-5"\h\zB=―max= max (1)max NS& NS—由（1）式可以計(jì)算出B^.探測(cè)線(xiàn)圈的技術(shù)指標(biāo)■ - ▼2- ，-試驗(yàn)中探測(cè)線(xiàn)圈的長(zhǎng)度L和D有L=-D的關(guān)系，線(xiàn)圈內(nèi)徑為d.D=0.012m,N=800匝.線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中的等效面積，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算為S=旦兀D2108選擇了f=79.75Hz，—=2兀f.代入（1）式得B=0.06479UTx10-3 （2）其中Bm的單位為特斯拉，Um的單位為毫伏.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量亥姆霍茲線(xiàn)圈周線(xiàn)上的磁場(chǎng)分布驗(yàn)證公式￡=NS—Bcos0*研究勵(lì)磁電流頻率改變對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響數(shù)據(jù)記錄與處理：表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（f=79.75Hz,I=69.7mA）軸向距離x/cm—-120-11()-100-90—-80—-70—-60—-50—-40—-30—-20-H 0感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)11/nV2.442.803.143.493.844.164.454.654.784.844.854.854.84實(shí)測(cè)E/mT0.1580.1810.2030.2260.2490.2700.2880.3010.3100.3140.3140.3140.314m珅論B/mT0.1510.1720.1950.2180.2410.2610.2780.2910.2990.3030.3050.3060.306誤差|R-Rml/Rm0045005200430037003400330038003700360034002900280026續(xù)表軸向距離x/c] 10 2030 40 50 6C70 80 2￡1__11!1__120感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U'm485485485480472456433404370333297263實(shí)測(cè)Bm/mT_0.3140.3140.3140.3110.3060.2950.2810.2620.2400.2160.1920.170理論B/mT—030603050303029902910278026102410218019501720151誤差|B-Bm|/I施.0280.0290.0360.0410.0530.0640.0760.0880.0990.1060.1160.126作出B一x圖象:圖2磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)測(cè)值理論值0.4000.300實(shí)測(cè)值理論值0.4000.3000.2000.1000.000021090603O030609021由圖表可知，理論與實(shí)踐吻合得比較好.注意事項(xiàng)1、 開(kāi)機(jī)后應(yīng)至少預(yù)熱10分鐘才可進(jìn)行試驗(yàn).2、 更換測(cè)量位置時(shí)，應(yīng)切斷勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流后將將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)調(diào)零；之后再通電測(cè)量讀數(shù).這時(shí)為了抵消地磁場(chǎng)的影響及對(duì)其他不穩(wěn)定因素的補(bǔ)償.試驗(yàn)建議HD4501型亥姆霍茲磁場(chǎng)試驗(yàn)儀使用螺旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制探測(cè)線(xiàn)圈的移動(dòng).螺紋的螺距較小，這樣可以提高調(diào)節(jié)的精度；