版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
亥姆霍兹线圈磁场实验目的掌握霍尔效应原理测量磁场;测量单匝载流原线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。实验原理本试验使用霍尔效应法测磁场,并且本试验使用的仪器有集成霍尔元件,已经与显示模块联调,直接显示磁场强度。1.1.霍尔效应法测量原理如图(1),有电流沿X轴方向加以强度为B的磁场后,运动着的电子受洛伦兹力Fb的作用而偏移,聚集在S平面,同时随着电子向S平面偏移和聚集在平面P平面出现等量的正电荷,结果在上下平面形成一个电场E当电子受到洛伦兹力和霍尔电场的反作用这两H种力达到平衡时就不能向下偏移,此时在S,P平面间形成一个稳定的电压UH设材料的长度为1,宽为b,厚为d,载流子速度V,则与通过材料的电流I有如下关系:I=nevbd霍尔电压UH=IB/ned=KHIB由此可见,使I为常数时,有Uh=KhIB=K°B,通过测量霍尔电压U『就可以算出未知磁场强度B。载流圆线圈磁场一半径为R,通以电流I的圆线圈,轴线上磁场的公式为根据毕奥一赛伐尔定律:B=广oN2,[ (1)1 2也2+X2上2式中,N为圆线圈的匝数。乂为轴上一点到圆心0的距离,R。=4nxiO-,H/m,称为真空磁导率,因此它的轴线上磁场分布图如图(2)。亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈为两个相同彼此平行且共轴,使线圈上同方向电流I,理论计算证明:线圈间距a等于线圈半径时,两线圈合磁场在轴上附近较大范围内是均匀的如图3
图3.亥姆霍兹线圈磁场分布图3.亥姆霍兹线圈磁场分布实验内容测量载流圆线圈轴线上磁场的分布.仪器使用前,请先开机预热1Omin接好电路,调零;.调节磁场实验仪的输出功率,使励磁电流有效值为I=2OOmA和3OOmA,以圆电流线圈中心为坐标原点,每隔1O.Omm测一个B值,测量过程中注意保持励磁电流值不变,记录数据并作出磁场分布曲线图。测量亥姆霍兹线圈轴上磁场分布.关掉电源,把磁场实验仪的两组线圈串联起来(注意极性不要接反)接到磁场测试仪的输出端钮,调零。.调节磁场实验仪的输出功率,使励磁电流有效值为I=2OOmA和3OOmA,以圆电流线圈中心为坐标原点,每隔1O.Omm测一个B值,测量过程中注意保持励磁电流值不变,记录数据并作出磁场分布曲线图。数据处理与分析1.圆电流线圈轴线上磁场分布的测量数据记录一半径为R,通以电流I的圆线圈,轴线上磁场的公式为B_RNR2I12R2°+X2L式中:N=5OO匝,线圈有效半径为1O5mm,两线圈中心间距为1O5mm2.亥姆霍兹线圈磁场测量当两线圈分别同以电流I时,产生的磁感应强度分别是:(4)(4)r°NR21 (3)(R、2]322R2+12+^]
B_—Q__2 「 /八、节’(R \2/22R2+--x"2J合成磁感应强度8=B1+B2=-2(R 、23-2(R 、2R2+—+x2R2+■——xL{2J_L{2J_2(5)在坐标原点,磁感应强度为:3.4.偏差计算:油=B实验实验曲线图:-B理论圆电流线圈轴上磁场分布I=200mA实验B值 理论B值 偏差I=200mA实验B值 理论B值 偏差I=300mA0.8坐标实验B 坐标实验B 200mA值值理论B值偏差300mA值值理论B值偏差-700.3773.44E-013.27E-02-700.2075.17E-01-3.10E-01-600.3323.91E-01-5.93E-02-600.1485.87E-01-4.39E-01-500.2924.40E-01-1.48E-01-500.0876.60E-01-5.73E-01-400.2444.88E-01-2.44E-01-400.0257.32E-01-7.07E-01-300.2095.31E-01-3.22E-01-300.0357.97E-01-7.62E-01-200.1785.67E-01-3.89E-01-200.088.50E-01-7.70E-01-100.1595.90E-01-4.31E-01-100.1098.85E-01-7.76E-0100.1545.98E-01-4.44E-0100.1188.97E-01-7.79E-01100.1635.90E-01-4.27E-01100.1038.85E-01-7.82E-01200.1875.67E-01-3.80E-01200.078.50E-01-7.80E-01300.2195.31E-01-3.12E-01300.0427.97E-01-7.55E-01400.2614.88E-01-2.27E-01400.0117.32E-01-7.21E-01500.3094.40E-01-1.31E-01500.1036.60E-01-5.57E-01600.3543.91E-01-3.73E-02600.175.87E-01-4.17E-01700.3943.44E-014.97E-02700.2345.17E-01-2.83E-01
亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布200mA坐标值实验B值理论B值偏差300mA坐标值实验B值理论B值偏差-1000.1585.61E-01-4.03E-01-1000.1148.42E-01-7.28E-01-900.1026.24E-01-5.22E-01-900.29.36E-01-7.36E-01-800.0446.84E-01-6.40E-01-800.2821.03E+00-7.45E-01-700.0017.38E-01-7.37E-01-700.3571.11E+00-7.51E-01-600.0477.83E-01-7.36E-01-600.4231.17E+00-7.52E-01-500.0728.16E-01-7.44E-01-500.4651.22E+00-7.59E-01-400.0878.38E-01-7.51E-01-400.4921.26E+00-7.65E-01-300.0958.49E-01-7.54E-01-300.5051.27E+00-7.69E-01-200.0988.54E-01-7.56E-01-200.5091.28E+00-7.72E-01-100.18.55E-01-7.55E-01-100.5121.28E+00-7.71E-0100.1018.55E-01-7.54E-0100.5081.28E+00-7.75E-01100.0988.55E-01-7.57E-01100.5061.28E+00-7.77E-01200.0938.54E-01-7.61E-01200.5011.28E+00-7.80E-01300.0858.49E-01-7.64E-01300.4871.27E+00-7.87E-01400.0658.38E-01-7.73E-01400.4661.26E+00-7.91E-01500.048.16E-01-7.76E-01500.4231.22E+00-8.01E-01600.0037.83E-01-7.80E-01600.3681.17E+00-8.07E-01700.047.38E-01-6.98E-01700.3041.11E+00-8.04E-01800.0896.84E-01-5.95E-01800.2771.03E+00-7.50E-01900.1466.24E-01-4.78E-01900.1359.36E-01-8.01E-011000.2055.61E-01-3.56E-011000.0498.42E-01-7.93E-01I=200mAI=300mA5.数据分析:从作出的四个图表可以看出,实验数据与理论数据相差甚大,直接说明了实验数据测得有误。我认为数据测错的原因有以下几个方面:1) 开机后,为至少预热10分钟,而是直接做了实验,但从测亥姆霍兹线圈轴线上磁场的分布中数据来看,这种错误不至于达到这种情况;2) 每测量一点磁感应强度值,本应该断开线圈电路,在电流为零时调零,然后接通线圈电路,通过与其他的同学的交流,他们也并未按此步骤进行,但数据结果与理论数据结果相差不大,故这种错误也不至于达到这种情况;3) 关于地磁场,隔壁实验台,通电导线,大理石平台(大理石会产生磁场)的原因不存在独一性,其他同学也有这种情况,故可以断定不是其引起的;4) 有没有可能因为电路接线有错误,其实电路接线我是参考了隔壁同学的接法(他的数据误差并不是与我一样),再者,电路接法不可能是接反了,唯一可能的是电路接线没有接牢;5) 其次,是否存在读书上的错误呢?根据这测定的77个数据来看,这种错误在实际上是很少发生的,股也可排除这种情况;6) 其实,最有可能的是仪器问题和实验操作的问题导致的,我认为可以从以下方法去验证其的正确性。7) 第一:可以再重做一次实验(虽然期限已到),直接去验证是否是实验操作问题,当然也可通过前几周同学所做的数据作比较,也可以验证其的正确性。第二:若排除了实验操作问题,仪器问题就值得怀疑,那得请教老师和厂商了。思考题1) 为什么每测一点,毫特计必须调零?若每测量一次未断开电源,进行一次调零,测定的数会因有滞磁而产生较大的误差,我从我一起做同样实验的同学数据来看,他们的实验数据比理论数据总是少一点,这可能与这个有关。2) 为什么亥姆霍兹线圈之间的距离是线圈半径呢?这是因为当年亥姆霍兹发现,当平行放置的线圈之间的距离等于半径时,可以在线圈的轴线上得到较大的磁场均匀的区域,由此,亥姆霍兹线圈由此命名。3) 霍尔传感器能否测量交流磁场?从查的网上资料来看,我觉得这一个说法是有道理的:判断霍尔传感器能不能测交变磁场的关键在于,传感器中的电子运动是否足过快,是否足以跟得上交变磁场的变化速度,也就说,在磁场变化的过程中,如一个周期之内,传感器是否能快速产生一个和该时刻的磁场强度对应的输出信号。实验感想虽然数据的处理结果不尽人意,但是,正是因为这不尽人意,让我了解了更多知识,例如,这次数据
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- GB/T 4706.123-2024家用和类似用途电器的安全第123部分:电动晾衣机的特殊要求
- 护理吸痰法操作规程
- 植树节班会教育活动
- 内镜治疗后患者并发症
- 春季安全生产管理工作
- 3.3.1盐类的水解原理 课件 高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
- DB5323T 115-2024魔芋林下栽培技术规范
- 数据中心能源管理的可持续发展
- 高端白酒行业发展趋势
- 糖尿病预防与治理方案
- 信息网络传播权的侵权认定及其保护
- DL-T 1071-2023 电力大件运输规范
- GB/T 44143-2024科技人才评价规范
- 专题03正比例函数和反比例函数(原卷版+解析)
- DL-T956-2017火力发电厂停(备)用热力设备防锈蚀导则
- 危险货物道路运输规则第5部分:托运要求(JTT617.5-2018)
- 保密工作流程管理制度
- DZ/T 0462.1-2023 矿产资源“三率”指标要求 第1部分:煤(正式版)
- 全面推进依法治国的总目标和原则教学设计
- 爬爬赛活动策划方案(5篇)
- 呕血窒息的护理查房
评论
0/150
提交评论