集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场实验报告

集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场实验报告实验报告

一、实验目的本实验旨在通过使用集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场，加深对磁场基本概念及测量方法的理解，掌握霍尔效应原理及应用

二、实验原理

1.霍尔效应原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场方向通过半导体时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生电动势的现象霍尔效应的原理可由下式表示V_H=K_H*I*B其中，V_H为霍尔电压，K_H为霍尔系数，I为工作电流，B为磁感应强度

2.圆线圈磁场分布通电线圈的磁场分布可用毕奥-萨伐尔定律描述对于圆线圈，其轴线上的磁感应强度可由下式计算B=u I/2R*[cos9t-cos0J02其中，U0为真空磁导率，I为线圈电流，R为线圈半径，I和2为线圈两端与轴线上某点的连线与线圈平面法线的夹角

3.亥姆霍兹线圈磁场分布亥姆霍兹线圈是由两个相同线圈平行放置，通以同向电流构成在两线圈中心连线上的中点附近，磁场可近似看作均匀其磁感应强度可由下式计算B=8u NI/5V5a0其中，N为线圈匝数，a为两线圈间距

三、实验步骤与记录

1.准备工作1将集成霍尔传感器、电流表、电压表、圆线圈、亥姆霍兹线圈、直流电源等连接成实验电路2检查实验装置连接是否正确，确保电源接地良好3预热集成霍尔传感器5分钟

2.测量圆线圈磁场分布1将集成霍尔传感器放置在圆线圈轴线上，调整传感器位置，记录传感器与线圈中心的距离2通入不同大小的电流，记录电流值及对应的霍尔电压值3改变传感器与线圈中心的距离，重复步骤24根据实验数据绘制圆线圈轴线上的磁感应强度分布曲线

3.测量亥姆霍兹线圈磁场分布1将集成霍尔传感器放置在亥姆霍兹线圈中心连线上，调整传感器位置，使其位于两线圈中心连线的中点附近2通入不同大小的电流，记录电流值及对应的霍尔电压值3根据实验数据绘制亥姆霍兹线圈中心连线上的磁感应强度与电流关系曲线

四、实验数据分析与结论

1.圆线圈磁场分布数据分析根据实验数据绘制的圆线圈轴线上的磁感应强度分布曲线表明，在通入相同电流的情况下，随着传感器与线圈中心距离的增力口，磁感应强度逐渐减小这与毕奥-萨伐尔定律的预测结果相符

2.亥姆霍兹线圈磁场分布数据分析根据实验数据绘制的亥姆霍兹线圈中心连线上的磁感应强度与电流关系曲线表明，在传感器位于两线圈中心连线中点附近时，磁感应强度与电流成正比关系这与亥姆霍兹线圈磁场分布的理论预测结果相符

3.结论本实验通过使用集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场分布，验证了毕奥-萨伐尔定律和亥姆霍兹线圈磁场分布的理论预测结果实验结果表明，集成霍尔传感器能够准确地测量磁场分布，具有广泛的应用价值。