310霍爾法測量圓線圈和亥姆霍茲線圈的磁場-在線瀏覽
2025-08-09 16:23本頁面
【正文】 受到由于兩種積累的異種電荷形成的反向電場力 f E的作用。這時在A、B兩端面之間建立的電場稱為霍爾電場EH，相應(yīng)的電勢差稱為霍爾電勢VH 。同時，電場作用于電子的力為：f El 式中：EH為霍爾電場強度，VH為霍爾電勢，l為霍爾元件寬度。當霍爾元件的材料和厚度確定時，設(shè)： （3105）將式（3105）代入式（3103）中得： （3106）式中：稱為元件的靈敏度，它表示霍爾元件在單位磁感應(yīng)強度和單位控制電流下的霍爾電勢大小，其單位是mV/mA由于金屬的電子濃度很高，所以它的RH或KH都不大，因此不適宜作霍爾元件。應(yīng)當注意：當磁感應(yīng)強度B和元件平面法線成一角度時（如圖3102），作用在元件上的有效磁場是其法線方向上的分量，此時： （3107）所以一般在使用時應(yīng)調(diào)整元件兩平面方位，使VH達到最大，即：，由式（3107）可知，當工作電流Is或磁感應(yīng)強度B，兩者之一改變方向時，霍爾電勢VH方向隨之改變；若兩者方向同時改變，則霍爾電勢VH極性不變。2圓線圈軸線上磁場的計算根據(jù)畢奧—薩伐爾定律，載流線圈在軸線（通過圓心并與線圈平面垂直的直線上某點的磁應(yīng)強度為： (31011)式中I為通過線圈的電流強度，N為線圈的匝數(shù)，R為線圈平均半徑，x為圓心到該點的距離，μO為真空磁導(dǎo)率。亥姆霍茲線圈是一對匝數(shù)和半徑相同的共軸平行放置的圓線圈，兩線圈間的距離d正好等于圓形線圈的半徑R。根據(jù)霍爾效應(yīng)：探測頭置于磁場中，運動的電荷受洛侖茲力，運動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當兩通電線圈的通電電流方向一樣時，線圈內(nèi)部形成的磁場方向也一致，這樣兩線圈之間的部分就形成均勻磁場。當兩通電線圈電流方向不同時在兩線圈中心的磁場應(yīng)為0。在d=1/2R、R、2R時，相應(yīng)的曲線見圖3107。本實驗采用的亥姆霍茲線圈的中心磁感應(yīng)強度B為： 當B=B0時，霍爾電壓為VH0，則根據(jù)公式，可得到霍爾元件的實際靈敏度為： （31015） 其中VH0為I=、N=500、R=，B0=。【實驗內(nèi)容】在開機前先將工作電流IS和勵磁電流IM調(diào)節(jié)到最小，即逆時針方向?qū)㈦娢黄髡{(diào)節(jié)到最小。1. 實驗儀信號源與三維亥姆霍茲線圈磁場測試架的連接。信號源面板右側(cè)的表頭顯示當前勵磁電流的大小。測試架的銅管尾部的霍爾傳感器信號線測試架后面板上的專用四芯插座。）當測量霍爾電壓VH時，實驗儀與測試架的VH、Vσ測量轉(zhuǎn)換開關(guān)都按至VH測量位置，即此開關(guān)處于按下位置。測量單個通電圓線圈（1）中磁感應(yīng)強度。其它連接線一一對應(yīng)連接好。用短接線將數(shù)顯毫伏表輸入端短接，或者調(diào)節(jié)IS、IM電流均為零，再調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器旋鈕。將測量的數(shù)據(jù)記錄在表格3101中，再根據(jù)公式（31016）計算出各點的磁感應(yīng)強度B，并繪出B（１）－X圖，即圓線圈軸線上B的分布圖。以上測量VH過程較為精確，對于僅進行磁場分布實驗來說，較為復(fù)雜，在降低一定的精確性前提下，可以考慮以下簡便的方法實現(xiàn)VH測量：開機，預(yù)熱10分鐘后，選擇IS、VH、IM為正向。再調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器旋鈕。再調(diào)節(jié)勵磁電流IM=，測量單個圓線圈（1）通電時，軸線上的各點處的霍爾電壓。表3101 Ｂ（1）—X IS = IM =500mAX（mm）V1(mV)V2(mV)V3(mV)V4(mV)(mV) (mV)B（1）(mT)+Is 、IM +IM +Is、IM IMIs 、IMIs 、IM +IM……40302010010203040……
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1