实验题目：     磁场的研究 

1.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。

2.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95A型集成霍尔传感器(传感器面积4mmx 3mmx 2mm)与探头盒(与台面接触面积为20mmx 20mm)组成。

3.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：

                         （5-1)

式中μ₀为真空磁导率，R为线圈的平均半径，x为圆心O_A到该点的距离，N为线圈匝数，I为通过线圈的电流强度。因此，圆心处的磁感应强度B₀ 为：

                （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

：

（5-3）

   而在亥姆霍兹线圈上中心O处的磁感应强度B₀′为
                            （5-4）

4.数据记录

 2、 对载流圆线圈通过电流I=120mA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

 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 μ₀=4π×10^-7H/m),计算两者的相对偏差，分析实验结果

相对偏差=│实验值－理论值│÷理论值；写出实验结论。

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=120mA

表2 亥姆霍兹线圈轴线上各点磁感应强度的测量

第二篇：条形磁铁周围磁场分布规律研究--实验报告

条形磁铁周围磁场分布规律研究--实验报告

日期：20##年3月13日星期六

一、实验目的

通过磁敏传感器的使用探究条形磁铁周围磁场分布。

二、实验原理

由于在研究条形磁铁周围磁场的分布情况中，我们无法借助常规实验器材对条形磁铁周围磁场分布情况进行测定，因此在指导老师的建议下，我们小组决定使用霍尔元件的原理与应用的资料，对其进行初步了解。

霍尔元件：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。（详见附表Ⅰ）

三、实验器材：霍尔磁敏传感器一个，电脑一台，刻度尺一套，条形磁铁一块，铅笔水笔若干，橡皮一个，白纸若干。

四、实验猜想：磁场高度对称，两极高中间低。

五、实验步骤：

1、 把磁铁放在白纸的中间，用铅笔描出磁铁位置，用电磁传感器测量出磁场中B大小为0，方向与条形磁铁垂直所在线为Y轴。

2、 以与磁铁平行穿过中心所在直线为X轴，建立直角坐标系，以2厘米为单位，与Y平行方向取X=0到X=6和-6的直线，每条直线上取4个点。X=4直线上取Y=-4到Y=4的整数点，共40个点。

3、 用电磁传感器分别测出每个点的X正方向和Y正方向的磁感应B分量的大小Xa，Ya，用正负表明方向。

4、 记录数据和实验现象。

5、 把每个点的磁感应大小用公式B=sqr（Xa^2+Ya^2）算出大小。

6、 制定表格，做出统计图和分析图表，进行分析讨论，得出结论

六、实验情况描述：

        1、数据中取X=4，Y=4，3，2，1，-1，-2，-3，-4和X=6，-6，Y=1，2，3，4，-1，-2，-3，-4。这些点作图可以发现X=4直线的统计图基本一致而X=6或-6的图象也基本相同（详情见图表1、2）

        2、Y轴方向上的分量大小基本为0

        3、B从两极向中间递减。

七、误差分析：

        1、在测量时我们难以保证所测量的量一定是水平与竖直上的分量而造成误差。

        2、周围用电设备和地磁场的影响。

        3、实验过程中磁铁的不固定，造成测量每个点时的磁场不同而造成误差。

        4、磁铁久置，原磁场发生了很大变化而造成误差。

        5、没有采用多次测量求平均值的方法。

八、实验结论：

         我们小组五人，通过自学传感器的工作原理，运用直接测量水平和垂直方向场强求合场强的方法，、制定实验方案，测得了条形磁铁周围一些场强数据，通过对这些数据的处理，分析之后，得到以下实验结论：

        

         一、条形磁铁两极磁感应强度不对称，即条形磁铁两极磁感应强度不同，通过进一步探究，靠近条形磁铁中部磁场最弱的地方不在磁铁正中间，通过查找资料询问老师了解到可能原因是磁铁久置发生磁变(由于内部或外部原因的作用使条形磁铁周围的磁场分布发生改变)；

        

         二、虽然磁铁两极磁感应强度不对称，但实际磁场分布关于零垂面（该面与条形磁铁中纵切面垂直，磁场与条形磁铁平行，垂直分量为零，所以称之为零垂面）对称，关于中纵切面（通过条形磁铁中心的纵切面）也对称。所以得到以下猜想：如果是圆柱形或者底面是正方形的条形磁铁，理论上磁场分布应该是高度对称的，被零垂面和两个中纵切面分成的八个空间中磁场大小分布都是一样的；

        

         三、与零垂面平行的面上磁场分布规律：在磁铁外部，磁感应强度由中间向四周呈非线性递减递减，率逐渐减小。

       

         四、与中切面平行的面上磁场分布规律：磁感应大小从两极向中间呈非线性递减，递减的程度减缓。磁铁外部方向由N极指向S极，磁铁内部目前无法测量。