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磁场分布测量屋里实验

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     实验目的
1.学习测量载流圆线圈的磁场分布。
2.了解亥姆霍兹线圈磁场分布的特点。
3.验证矢量迭加原理。

实验原理(注意:原理图、测试公式)
(1)载流圆线圈磁场:
根据毕奥-萨伐尔定律一半径为 ,通以直流电流 的圆线圈,其轴线上离圆线圈中心距离为 米处的磁感应强度的表达式为:
                       (1)
式中 为圆线圈的匝数, 为轴上某一点到圆心 的距离, 。
(2)亥姆霍兹线圈
如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴,通以同方向电流,当线圈间距等于线圈半径时,两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的。故在生产和科研中有较大的实用价值,也常用于弱磁场的计量标准。这对线圈称为亥姆霍兹线圈。
两个完全相同的圆线圈彼此平行且共轴,通以同方向电流 ,线圈间距等于线圈半径(即 )时,从磁感应强度分布曲线可以看出,两线圈合磁场在中心轴线上附近较大范围内是均匀的,这样的一对线圈称为亥姆霍兹线圈,在两线圈中心连线一段,出现一个平台,这说明该处是匀强磁场。将两个线圈通以同向电流时,磁场叠加增强,并在一定区域形成近似均匀的磁场;通以反向电流时,则叠加使磁场减弱,以至出现磁场为零的区域 。

首先连接好仪器,接着接通电源,打开开关,在线圈磁场强度等于零的条件下,在线圈磁场强度等于零的条件下,把特斯拉计调零(目的是消除地磁场和其他环境杂散干扰磁场以及不平衡电势的影响)。然后把换向开关调上,开始边推滑块,以 为间隔距离测量通电亥姆霍兹线圈轴线上磁感应强度,快速记录数值,确保读数准确:然后把换向开关回到中间位置,在线圈磁场强度等于零的条件下,把特斯拉计调零:然后把换向开关调下,继续测量数据,接着测量另一个线圈,相同的办法记录数值,最后把2个线圈串联接好,然后测量出新的数值。然后利用软件将数据制作成 曲线。

数据处理、误差分析和实验结论
1、    载流圆线圈圆心的磁场最大,越往两侧磁场越小。亥姆霍兹线圈磁场,两个线圈中间是匀强磁场,越往两侧磁场越小。
2、    描述误差并对误差进行分析,仪器老化,不在轴线上,手机等电子产品的干扰。
3、    亥姆霍兹的平均值与用叠加原理的值是一样的,所以是准确的。


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