②分析用霍尔效应测量磁场时，当流过线圈中的电流为零时，显示的磁场 值不为零？ 答：因为空间内无时无刻不存在磁场，还有地磁场和建筑磁场的存在，会 使得磁场值不为零。 ③分析圆电流磁场分布的理论值与实验值的误差的产生原因。 答：地球磁场的干扰，电阻温度系数的干扰，仪器误差（如 KH 或 n 的数 值不是很精确），实验操作误差等都可能是误差产生的原因。
B2
0 NR2 I
2 2 R 2 R x 2
3
2
合成磁感应强度：
2 2 R 2 R x 2 在坐标原点，磁感应强度为：
B B1 B2
0 NR 2 I
3
2

0 NR 2 I

3
2
式中：Ｎ＝500 匝，线圈有效半径为 105mm，I=200mA，两线圈中心间距为 105mm。圆电流线圈轴上磁场分布如下表所示。 坐标值/mm -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 实验 B 值/mT 0.381 0.428 0.471 0.507 0.538 0.557 0.563 0.553 0.530 0.494 0.456 0.414 0.367 可画出交叠图如图所示。 理论 B 值/mT 0.3917 0.4404 0.4883 0.5320 0.5672 0.5903 0.5984 0.5903 0.5672 0.5320 0.4883 0.4404 0.3917 偏差/mT 0.0107 0.0124 0.0173 0.0250 0.0292 0.0333 0.0253 0.0373 0.0372 0.0380 0.0323 0.0264 0.0247
五、 实验数据及处理
1、圆电流线圈轴线上磁场分布的测量数据记录 （注意坐标原点设在圆心处， 要求列表记录， 表格中包括测点位置，并在表格中表示出各测点位置对应的理论 值），在坐标纸上画出实验曲线。
一半径为 R，通以电流 I 的圆线圈，轴线上磁场的公式为：
B1 2 R2 X2

0 NR 2 I
七、 思考题
①单线圈轴线上磁场的分布规律如何？亥姆霍兹线圈是怎样组成的？其基 本条件有哪些？它的磁场分布特点又是怎样的？ 答：单线圈轴线上磁场分布规律和亥姆霍兹线圈磁场分布见上文图例。亥 姆霍兹线圈由励磁线圈架部分和磁场测量仪部分组成， 基本条件是两个相同线圈 彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流 I。可得到理论计算证明：线圈间距 a 等于线圈半径 R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内 是均匀的。
九、参考文献
①《大学物理实验》第二版 方利广编
十、附上原始数据 （原始数据附于下一页）
流线圈中心为坐标原点，每隔 10.00mm 测一个 Bmax 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。 2、测量亥姆霍兹线圈轴上磁场分布 （1）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。 （2）调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为 I=200A，以圆电流 线圈中心为坐标原点，每隔 10.00mm 测一个 Bmax 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。
实验 B 值/mT 坐标值/mm 理论 B 值/mT 坐标值/mm 实验 B 值/mT
偏差/mT 0.0049 0.0454 0.0507 0.0580 0.0571 0.0592 0.0549 0.0501 0.0487 0.0434 0.0391 0.0363 0.0304
0.427 0.450 0.507 0.568 0.625 0.674 0.724 0.766 0.795 0.810 0.815 0.819 0.826
0.428 0.454 0.511 0.569 0.628 0.681 0.729 0.767 0.790 0.807 0.816 0.820 0.826
可画出交叠图如图所示。
理论 B 值比实验 B 值略大一些。
六、 误差分析
实验作图与理论作图基本一致，但理论值比实验值略大，产生误差的原因： ①仪器本身的系统误差； ②读数时仪器数字跳跃不稳定的误差； ③地磁场，空间磁场以及建筑磁场引起的误差， ④亥姆霍兹线圈实验时并未调零，产生误差等等。
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。
三、 实验仪器
4501A 型亥姆霍兹线圈磁场实验仪
四、
实验步骤
1、测量载流圆线圈轴线上磁场的分布 （1）仪器使用前，请先开机预热 10min 接好电路，调零。 （2）调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为 I=200mA，以圆电
班级：食品学院食品科学与工程 141 班
上课ห้องสมุดไป่ตู้级：生命科学学院生物科学类 165 班 姓名：黄素君
学号：5000414080
亥姆霍兹线圈磁场
一、
实验目的
1、掌握霍尔效应原理测量磁场； 2、测量单匝载流原线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。
二、
实验原理
1、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：
理论 B 值比实验 B 值略大一些。
2、亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布的测量数据记录（注意坐标原点设在两 个线圈圆心连线的的中心 O 处），在方格坐标纸上画出实验曲线。 当两线圈分别同以电流 I 时，产生的磁感应强度分别是：
B1
0 NR 2 I
2 2 R 2 R x 2 3 2
-115 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0
0.4231 0.4994 0.5617 0.6270 0.6851 0.7392 0.7839 0.8171 0.8387 0.8504 0.8551 0.8563 0.8564
115 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
B1 2 R2 X2

0 NR 2 I

3
2
（1）
式中， N 为圆线圈的匝数。 X 为轴上一点到圆心Ｏ的距离， 0 4 10 -7 H / m , 称为真空磁导率，因此它的轴线上磁场分布图如图。
Ｂ
Ｙ
Ｘ
Ｘ
2、亥姆霍兹线圈 所谓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 R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆 心连线） 附近较大范围内是均匀的，这种均匀磁场在工程运用和科学实验中应用 十分广泛。
2 2 R 2 R x 2
3
2
B0
8 5
3 2

0 NI R
式中：Ｎ＝500 匝，线圈有效半径为 105mm，I=200mA，两线圈中心间距为 105mm。亥姆霍兹线圈轴上磁场分布如下表所示。 下表中坐标值单位为 mm，实验 B 值与理论 B 值单位均为 mT。 偏差/mT 0.0039 0.0494 0.0547 0.0590 0.0601 0.0652 0.0599 0.0511 0.0437 0.0404 0.0401 0.0373 0.0304