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物理实验讲义

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53/2R实验步骤：

(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，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)开机后应预热10分钟，再进行测量；

(3)调节和移动四个固定架(图1中7所示)，改变两线圈之间的距离，用不锈钢钢尺测量 两线圈间距； (4)线圈边上红色接线柱表示电流输入，黑色接线柱表示电流输出。可以根据两线圈串接或并接时，在轴线上中心磁场比单线圈增大还是减小，来鉴别线圈通电方向是否正确；

(5)测量时，每次将探头盒底部的霍尔传感器对准台面上的被测量点时，都要在两线圈断电情况下，调节调零旋钮(图1中5所示)，使毫特斯拉计显示为零，然后通电记录此时毫特斯拉计显示的数字大小； (6)本毫特斯拉计为高灵敏度仪器，可以显示1X10-6T磁感应强度变化。因而在线圈断电情况下，台面上不同位置，毫特斯拉计所显示的最后一位略有区别，这主要是地磁场(台面并非完全水平)和其他杂散信号的影响。因此，应在每次测量不同位置磁感应强度时调零。实验时，最好在线圈通电回路中接一个单刀双向开关，可以方便电流通断，也可以插拔电流插头。 实验方法：

(1)必做内容：载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上各点磁感应强度的测量。

1) 按图1接线，直流稳流电源中数字电流表已串接在电源的一个输出端，测量电流 I=100mA时，单线圈a轴线上各点磁感应强度B(a)，每隔1．00cm测一个数据。实验中，随时观察毫特斯拉计探头是否沿线圈轴线移动。每测量一个数据，必须先在直流电源输出电路断开(I=0)调零后，才测量和记录数据；填写在下面数据表1 0 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

表一坐标图

线圈的中心，如右图) x/cm -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 实验值 B(a)/mT 理论值 实验值与理论值的相对偏差 x/cm 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 实验值 B(a)/mT 理论值 实验值与理论值的相对偏差 2)将测得的圆线圈轴线上的磁感应强度与理论公式(4-1)计算结果进行比较；(I=100mA, R=10.00cm, N=500 μ0=4π310-7H/m), 计算两者的相对偏差，

相对偏差=│实验值-理论值│÷理论值；写出实验结论。

3)在轴线上某点转动毫特斯拉计探头，观察一下该点磁感应强度的方向； 4)将两线圈间距d调整至d=10.00cm，这时，组成一个亥姆霍兹线圈；

5)取电流值I=100mA，分别测量两线圈单独通电时，轴线上各点的磁感应强度值B(a)和B(b)，然后测亥姆霍兹线圈在通同样电流I=100mA，在轴线上的磁感应强度值B(a+b)，把实验数据记录在下表2中 表2 亥姆霍兹线圈轴线上各点磁感应强度的测量(注意：此时

0 不管是测单个通电线圈时的磁场或者测两个通电线圈时的叠

表二坐标图 加磁场坐标原点都是在两个通电线圈的中心，如右图) x/cm -7.00 -6.00 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 B(a)/mT B(b)/mT (B(a)+B(b))/mT B(a+b)/mT [B(a+b)]-[B(a)十B(b)] 相对偏差 x/cm 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 B(a)/mT B(b)/mT (B(a)+B(b))/mT 11

物理实验讲义

B(a+b)/mT [B(a+b)]-[B(a)十B(b)] 相对偏差 证明在轴线上的点B(a+b)=B(a)十B(b)，即载流亥姆霍兹线圈轴线上任一点的磁感应强度是两个载流单线圈在该点上产生磁感应强度之和；

相对偏差=│[B(a+b)]-[B(a)十B(b)]│÷B(a+b)/mT；写出实验结论： (2)选做内容：

1)分别把亥姆霍兹线圈间距调整为d=R／2、和d=2R, 测量在电流为I=100mA轴线上各点的磁感应强度值；

2)作间距d=R／2、 d=2R和d=2R时，亥姆霍兹线圈轴线上磁感应强度B与位置z：之间关系图，即B一Z图，证明磁场迭加原理。

3)载流圆线圈通过轴线平面上的磁感应线分布的描绘。 把一张坐标纸粘贴在包含线圈轴线的水平面上，可自行选择恰当的点，把探测器底部传感器对准此点，然后亥姆霍兹线圈通过I=100mA电流。转动探测器，观测毫特斯拉计的读数值，读数值为最大时传感器的法线方向，即为该点的磁感应强度方向。比较轴线上的点与远离轴线点磁感应强度方向变化情况。近似画出载流亥姆霍兹线圈磁感应线分布图。

注意事项：

(1)实验探测器采用配对SS95A型集成霍尔传感器，灵敏度高，因而地磁场对实验影响不可忽略，移动探头测量时须注意零点变化，可以通过不断调零以消除此影响；

(2)接线或测量数据时，要特别注意检查移动两个线圈时，是否满足亥姆霍兹线圈的条件；

(3)两个线圈采用串接或并接方式与电源相连时，必须注意磁场的方向．如果接错线有可能使亥姆霍兹线圈中间轴线上磁场为零或极小。

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