亥姆霍茲線圈實驗

【實驗?zāi)康摹浚?/p>

1.觀察亥姆霍茲線圈中間磁場的均勻性，驗證磁場疊加原理。

2.了解一種得到均勻磁場的實驗室方法。

【實驗儀器】：亥姆霍茲線圈演示儀

【實驗原理】：

亥姆霍茲線圈是由兩個相同的線圈同軸放置，其中心間距等于線圈的半徑。將兩個線圈通以同向電流時，磁場疊加增強，并在一定區(qū)域形成近似均勻的磁場；通以反向電流時，則疊加使磁場減弱，以至出現(xiàn)磁場為零的區(qū)域。

給霍爾元件通以恒定電流時，它在磁場中會感應(yīng)出霍爾電壓，霍爾電壓的高低與霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強度成正比，因而可以用霍耳元件測量磁場。本實驗中電子屏顯示的就是放大后霍爾電壓的數(shù)值，它的變化規(guī)律與所在處磁場的變化規(guī)律一致。

【實驗步驟】：

1.打開數(shù)碼顯示屏后面板的開關(guān)，先對LED顯示屏調(diào)零；

2.打開穩(wěn)壓電源（已調(diào)好），同方向閉合兩電鍵（使兩線圈通以相同方向電流），轉(zhuǎn)動小手柄，使位于線圈軸線上的霍爾元件由導軌的一端緩慢移向另一端，觀察兩同向載流圓線圈磁場合成后的分布。 （顯示屏示數(shù)由小變大，中間一段基本不變，最后又由大變?。?；

3.改變其中一個線圈的電流方向，重復(fù)3的操作，觀察兩反向載流圓線圈磁場合成后的分布。（顯示屏示數(shù)由小變大，由大變小，又由小變大，由大變小）。把霍耳元件移動到兩個線圈的中部，可找到合磁場為零的位置；

4.斷開一個線圈的電流，重復(fù)3的操作，? 觀察一個載流圓線圈磁場的分布。（顯示屏示數(shù)由小變大，又由大變?。?/p>

5.實驗結(jié)束，打開電鍵，關(guān)閉顯示屏和線圈電源。

【注意事項】：

1.在線圈沒有接通時，將顯示器調(diào)零；

2.轉(zhuǎn)動手柄時需緩慢；

3.線圈通電電流不能過大，時間不能太長，以免燒毀線圈；

4.線圈通電時，不要觸及電鍵，以確保安全。

亥姆霍茲線圈是用兩個半徑和匝數(shù)完全相同的線圈，將其同軸排列并令間距等于半徑，串接而成的線圈。用它可以產(chǎn)生極微弱的磁場直至數(shù)百Gs的磁場，可用于地球磁場的抵消補償、檢測永磁體特性等。

◆ 主要特點

空間開闊，使用方便 ；

磁場與供電電流有很好的線性關(guān)系；

使用磁場空間有很寬的均勻區(qū) ；

適于制造一維、二維和三維空間組合磁場；

◆ 主要用途

產(chǎn)生標準磁場；

霍爾探頭和各種磁強計的定標 ；

地磁場的補償 ；

磁屏蔽效果的判定 ；

空間輻射磁場的測量和排除 ；

物質(zhì)磁特性的研究；

生物磁性的研究；

如果有一對相同的載流圓線圈彼此平行且共軸，通以同方向電流，當線圈間距等于線圈半 徑時，兩個載流線圈的總磁場在軸的中點附近的較大范圍內(nèi)是均勻的。故在生產(chǎn)和科研中有較大的實用價值，也常用于弱磁場的計量標準。這對線圈稱為亥姆霍茲線圈。

典型的單軸亥姆霍茲線圈是具有相同線圈匝數(shù)，相同線圈繞制方式，線圈半徑等于線圈間距的兩個線圈組成的。亥姆霍茲線圈一般用來產(chǎn)生指定體積比較大、均勻度比較高，但磁場值比較弱的磁場。用戶可以利用這個磁場來完成各種實驗，亥姆霍茲線圈可根據(jù)不同的應(yīng)用產(chǎn)生靜態(tài)DC或AC磁場。其主要應(yīng)用：地球磁場的抵消、判定磁屏蔽效應(yīng)、電子設(shè)備的磁化系數(shù)、磁通門計和航海設(shè)備的校準、生物磁場的研究及與磁通計配合使用檢測永磁體特性。