【篇一：实验报告磁场的研究】
学院 课实验报告
级实验日期姓名:学号 实验题目：
实验目的：
1、研究载流圆线圈轴线上各点的磁感应强度，把测量的磁感应强度与理论计算值比较， 加深对毕奥-萨伐尔
定律的理解;
2、在固定电流下，分别测量单个线圈（线圈a和线圈b）在轴线上产生的磁感应强度b（a）和b(b)，与亥姆
霍兹线圈产生的磁场b(a+b）进行比较，
3、测量亥姆霍兹线圈在间距d=r／2、 d=r和d=2r, （r为线圈半径），轴线上的磁场的分布，并进行比较，
进一步证明磁场的叠加原理；
4、描绘载流圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场分布。
实验仪器：
(1)圆线圈和亥姆霍兹线圈实验平台，台面上有等距离1.0cm间隔的网格线；
(2)高灵敏度三位半数字式毫特斯拉计、三位半数字式电流表及直流稳流电源组合仪一台；
(3)传感器探头是由2只配对的95
a型集成霍尔传感器(传感器面积4mmx 3mmx 2mm)与探头盒(与台面接触面
1．毫特斯拉计
2．电流表 3．直流电流源 4．电流调节旋钮 5．调零旋钮 6．传感器插头 7．固定架 8．霍
尔传感器 9．大理石 10．线圈 注：abcd为接线柱 实验原理：
（1)根据毕奥一萨伐尔定律，载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平面垂直的直线)上某点的磁感应强度为：
2(2+x2)32（5-1)
2r （5-2）
轴线外的磁场分布计算公式较为复杂，这里简略。
(2)亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d正好等于圆形线圈的半径r。这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区，所以在生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁场的计量标准。
设：z为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点o处的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为：
1
??而在亥姆霍兹线圈上中心o处的磁感应强度b0′为
实验内容：橙字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。
1、 将两个线圈和固定架按照图1所示简图安装。大理石台面(图1中9所示有网格线的平面)应该处于线圈组的轴线位置。根据线圈内外半径及沿半径方向支架厚度，调整仪器装置为亥姆霍兹线圈，要求线圈的间距d=线圈的平均半径r=10cm，用不锈钢钢尺测量台面至线圈架平均半径端点对应位置的距离(在11.2cm处)，并适当调整固定架，直至满足台面通过两线圈的轴心位置；
2、对载流圆线圈通过电流i=100ma时轴线上各点磁感应强度的测量。验证毕奥一萨伐尔定律
表1载流圆线圈轴线上各点磁感应强度的测量(注意：此时坐标原点在单个通电线圈的中
根据公式b=0in
2(2+x2)2计算出理论值
2)将测得的圆线圈轴线上的磁感应强度与理论公式（5-1)计算结果进行比较；(i=100ma, r=10.00cm, n=500
实验结论：对实验结果进行分析后发现，测量出圆线圈轴线的磁场与用毕奥一萨伐尔定律公式计算出磁场的理论值很接近，从表中看出测量的相对偏差基本在1%附近，所以说明毕奥一萨伐尔定律成立。
3、分别测量组成亥姆霍兹线圈的两个线圈单独通电时轴线的磁场，再测量组成亥姆霍兹线圈的两个线圈同时通电时叠加的磁场，验证磁场的叠加原理。通过亥姆霍兹线圈的电流为：i=100ma
2
实验结论：对实验结果进行分析后发现，分别测量组成亥姆霍兹线圈的两个线圈单独通电时轴线的磁场，再测量组成亥姆霍兹线圈的两个线圈同时通电时叠加的磁场，发现他们的数值误差很小，从表中看出测量的相对偏差基本在1%附近，所以说明磁场的叠加原理成立。
思考题：
1、 圆电流的磁场分布规律是什么？如何验证毕奥－萨伐定律的正确性？
根据毕奥—萨伐尔定律，载流线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点的磁感应强度为： 2(+x)
把在实验中测出某一位置上x的磁感应强度b和从上面理论公式算出的b相比较接近相等，就证明了毕奥－萨伐定律的正确性
2．亥姆霍兹线圈能产生强磁场吗？为什么？
不能，因为亥姆霍兹线圈不能通过太大的电流，而且它绕的线圈匝数也有限，所以不能产生强磁场。
1、电流的磁场分布规律是什么？如何验证毕奥—萨尔定律的正确性？
2、何证明磁场是符合叠加原理的？
3、离圆形电流中心等距离处的磁场是否相等？请用实验证明，并试用毕奥—萨伐尔定律解
释。
4、试分析感应法测磁场的优缺点和适应的条件？特斯拉实验
5、若亥姆霍兹线圈中通以直电流，其磁场又如何测定？试画出测量线路图，简要说明其实
验步骤。
3
【篇二：霍尔效应测量磁场实验报告】
【实验题目】通过霍尔效应测量磁场 【实验目的】
1、了解霍尔效应原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2、学习用“对称测量法”消除付效应影响。
3、根据霍尔电压判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度， 【实验仪器】
qs-h霍尔效应组合仪 【实验原理】
1、通过霍尔效应测量磁场
霍尔效应装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(b的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极a、a上施加电流i时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为v)受到洛伦兹力fb的作用，
fb?qvb
(1)
无论载流子是负电荷还是正电荷，fb的方向均沿着x方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片b、b两侧产生一个电位差vh,形成一个电场e。电场使载流子又受到一个与fb方向相反的电场力fe，
fe?qe?
qvh
(2)
其中b为薄片宽度，fe随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时fe?fb，即
qvb?
qvh
(3)
这时在b、b两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压vh称为霍尔电压，电极b、b称为霍尔电极。 另一方面，射载流子浓度为n,薄片厚度为d，则电流强度im与v的关系为：
im?bdnqv或v?im
由(3)和(4)可得到
(4)
vh?
1imb
nqd
(5)
另r?
1,则 ne
ib
vh?rm
d
(6)
r称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。 在应用中，(6)常以如下形式出现：
vh?khimb
式中kh?
(7)
r1?称为霍尔元件灵敏度，im称为控制电流。 dned
由式(7)可见，若im、kh已知，只要测出霍尔电压vh，即可算出磁场b的大小；并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子，p型半导体多数载流子为空穴),则由vh的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。
2、霍尔效应实验中的付效应
在实际应用中，伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如实际中载流子迁移速率u服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力，向霍尔电场作用力方向偏转，速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力，向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多，相当于温度较高，而另一侧低速载流子较多，相当于温度较低。这种横向温差就是温差电动势ve，这种现象称为爱延豪森效应。这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，如果采用交流电，则由于交流变化
快使得爱延豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。
此外，在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差，这是因为霍尔电极b、b’不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡(图2.3.1-1中电位器r1)。
我们可以通过改变is和磁场b的方向消除大多数付效应。具体说在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的is和b组合的vbb’,即 ＋b， +i, vbb’=v1 -b， +i, vbb’=-v2 -b， -i, vbb’=v3 ＋b， -i, vbb’=-v4 然后利用vh?
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