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本实验用霍尔元件测量螺线管轴向上各点的磁感应强度。螺线管是由绕在圆柱面上的导线构成,可看成由很多有共同轴线的圆形线圈的组合,因此,轴线上某点的磁感应强度,可从对各圆形电流在轴线上该点产生的磁感应强度进行积分得到。对于有限长的螺线管,轴线中心点的磁感应强度最大,为
式中为真空磁导率,n为螺线管单位长度的线圈匝数,IM为励磁电流。
从理论上讲,长直螺线管内部磁场是均匀的,在靠近两端口处,表现出明显的不均匀性。在端口处的磁感应强度等于中部磁感应强度的。
实验内容
1 连接线路,测试仪面板上的"Is输出"、"IM输出"、"VH、Vσ输入"三对接线柱分别与实验仪上的三对相应接线柱正确连接。
2 将Is、IM调节旋钮逆时针转到底,使输出电流处于最小状态。打开电源,给测试仪预热10多分钟。
3 "测量选择"置于Is,调节"Is调节"使Is = 8.00mA。然后把"测量选择"置于IM,调节"IM调节"旋钮使IM = 0.800A。注意:在此后的实验过程中,"Is调节" 和"IM调节"旋钮不能再动。 4 调节二维调节架的调节旋钮x1、x2,霍尔元件离轴线中心点距离,测出该位置对应的U1、 U2、 U3、 U4,并计算出相应UH和B的值。
5 实验完毕,将Is、IM调节旋钮逆时针转到底,然后切断电源。
数据处理
取Is = 8.00mA,IM = 0.800A保持不变,测螺线管轴线上各点的磁感应强度。
1 根据下表数据绘制B-x曲线,验证螺线管端口的磁感应强度为中心位置的1/2
,
x1/cm x2/cm x/cm U1/mV U2/mV U3/mV U4/mV UH/mV B/T +Is、+IM -Is、+IM -Is、-IM +Is、-IM 0.0 0.0 14.0 1.30 -1.21 1.16 -1.36 1.258 0.00564 0.5 0.0 13.5 1.78 -1.87 1.75 -1.85 1.810 0.00811 1.0 0.0 13.0 2.07 -2.10 2.04 -2.13 2.085 0.00934