节电流输出，使励磁电流I?0.400A。以两个圆线圈中心连线上的中点为坐标原点，每隔
1.0cm测一个B 值；
(3) 把测试数据记录到表2中。在方格纸上画出B~X曲线。 3．测量载流圆线圈沿“径向”的磁场分布:
按实验内容2的要求，把传感器探头移动到一只线圈中心，轴线D的夹角为0? ，径向移动探头，每移动1.0cm测量一个数据，按正反方向测到6cm为止，把数据记录到表3 ,作出磁场分布B?Y曲线图。
4．改变线圈间距,重复步骤2、3：（选做）
(1) 把上述两个线圈的间距调节到d?R/2(可动二线圈间距5cm即1/2R处)，重复步骤2，并将测量数据记录到表4 ，在同一方格纸上画出B~X曲线。
（2）把上述两个线圈的间距调节到d?2R，(可动二线圈间距20cm即2R)重复步骤2，并将测量数据记录到表5 ，在同一方格纸上画出B~X曲线。
【数据与结果】
1．载流圆线圈轴线上磁场分布的测量数据记录（设载流圆线圈中心为坐标原点。要求列表记录，表格中包括测试点位置，数字式微特斯拉计读数B值，并在表格中表示出各测试点对应的理论值），在同一坐标纸上画出实验曲线与理论曲线。
表 1 载流圆单线圈轴线上磁场分布的数据记录 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10m) 磁感应强度B (mT) ?2?2 ?0?N0?I?R2B?(T) 223/22(R?X)相对误差 % 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10m) 磁感应强度B (mT) ?2?2?0?N0?I?R2B?(T) 223/22(R?X)相对误差 % 4
刻度尺读数 (10?2m) 轴向距离X (10?2m) 磁感应强度B (mT) ?0?N0?I?R2B?(T) 223/22(R?X)相对误差 % 刻度尺读数 (10?2m) 轴向距离X (10m) 磁感应强度B (mT) ?2?0?N0?I?R2B?(T) 223/22(R?X)相对误差 % 2．亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布的测量数据记录（设两线圈圆心连线中点为坐标原点），在方格坐标纸上画出B~X实验曲线。
表 2 亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布数据记录(二线圈间距d?R即R=10cm) 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10m) 磁感应强度B (mT) 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10m) 磁感应强度B (mT) 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10m) 磁感应强度B (mT) 3．测量载流圆 线圈径向磁场分布。
?2?2?2?2?2?2 5
表 3 载流圆线圈中心平面内径向磁场分布数据记录 径向距离Y (10?2m) -5.0 3.0 -4.0 4.0 -3.0 5.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 B (mT) 径向距离Y (10?2m) B (mT) 4-（选做）（1）．改变两个线圈间距,令d?1R，测量轴线上的磁场分布的数据记录（设2两线圈圆心连线中点为坐标原点），在方格坐标纸上画出实验曲线。 表4（1） 使两线圈间距d?刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10?2m) ?21R，轴线上磁场分布数据记录 2 B (mT) 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10?2m) ?2B (mT) 刻度尺读数 (10m) 轴向距离X (10m) ?2?2B (mT) 4-（选做）（2）改变两个线圈间距,令d?2R，测量轴线上的磁场分布的数据记录（设两线圈圆心连线中点为坐标原点），在方格坐标纸上画出实验曲线。 表4（2） 使线圈间距d?2R，轴线上磁场分布数据记录 刻度尺读数 (10?2m) 轴向距离X (10m) ?2 B (mT) 6
刻度尺读数 (10?2m) 轴向距离X (10?2m) B (mT) 刻度尺读数 (10?2m) 轴向距离X (10?2m) B (mT) 【思考题】
1. 为什么在测量直流磁场时,必须考虑地球磁场对被测磁场的影响。 2. 载流圆线圈轴线上磁场的分布规律如何？
3．亥姆霍兹线圈是怎样组成的？其基本条件有哪些？它的磁场分布特点又怎样？改变两圆线圈间距后，线圈轴线上的磁场分布情况如何？
4．霍尔元件放入磁场时, 不同方向上特斯拉计指示值不同，哪个方向最大？ 5．试分析载流圆线圈磁场分布的理论值与实验值的误差产生的原因？
【附录一】
FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场实验仪使用说明书
一、用途及特点 1．用途：
FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场测量实验仪设计有连续可调稳压、恒流电源。磁场测定探头采用高灵敏度95A型集成霍尔传感器，该仪器可用于研究载流圆线圈磁场分布、亥
姆霍兹线圈磁场分布。
FB511型磁场实验仪由二部分组成：(1) 磁场实验仪 ，(2) 磁场测试架。
2．特点：
(1) 励磁电源可以提供连续可调的励磁电流，并用数字式电流表精确指示。
(2) 两个圆线圈，按设计要求，二个线圈可以沿导轨平移，以实现改变线圈间距，满足实验需要。例如使间距分别为： d?R, d?R/2 及 d?2R等。
(3) 用高灵敏度95A型集成霍尔传感器作为磁场探头(注意：微特斯拉计的探头每一台都是专配的，需按编号配套使用，不得互换，否则将不能保证测量数据的准确性)。
(4) 微特斯拉计设计有补偿电路，用以消除地磁场及环境杂散磁场对磁场实验产生的干扰。（注：仪器位置改变时，地磁场对探头影响发生变化，应重新对微特斯拉计进行调零）。 二、主要性能指标
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1．稳压恒流源输出电流，0~0.400A且连续可调。
2．磁场测试架机械结构：其中右边的一个线圈的位置可以调节，可满足实验中改变线圈间距的需要：在d?R、d?R/2、d?2R等特定位置，测试架有标志线，可以方便地确定线圈位置。
3．测试传感器调节范围：（1）移动轴向：0~22cm；（2）径向：?6.0cm 4．圆线圈参数：
线圈平均半径R?0.100m ，单只匝数：400匝；允许最大励磁电流：1000mA 5．95A集成霍尔传感器：
线性测量范围：?67mT~?67mT，工作电压DC4.5~5.5V。
灵敏度：(31.3?1.3)V/T（参考），线性误差1%，温度误差 ? 0.06% /?C 6．微特斯拉计显示精度：?2?T，分辨率：1?T 7．电流表显示精度：?2mA 8．仪器的工作环境：
大气压强为：86~106kPa, 环境温度：0~40?C, 相对湿度：25~80 % 9．外形尺寸（长×宽×高）：
FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场实验仪： 320?260?120mm FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场实验仪测试架：340?270?265mm 三． 使用说明：
FB511 型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场实验仪使用： 1．认准配套编号把FB511型霍尔法亥姆霍兹线圈磁场实验仪和对应的FB511型测试架两
部分用专用连接导线正确连接起来，并把仪器位置固定摆放在实验平台上，将磁场实验仪接入AC 220V 50Hz电源，闭合电源开关。
2．在励磁电流等于零的条件下，通过补偿电位器，对微特斯拉计进行补偿调零。在实验过程中测试架位置要保持不变，若有变动，微特斯拉计要重新进行补偿调零。
3．松开测试架上右边可动线圈的固定螺栓，按实验要求移动到规定的位置，原则是使测量数据能作出以Y轴基本对称的磁感应强度的分布曲线，以便研究分析磁场分布规律。 4．调节励磁电流至实验需要值例如I?400mA，按实验讲义的步骤，逐点测定磁感应强度的数值。
5．霍尔传感器的轴向移动、径向移动直接用手推动平台上的移动滑块。 6．实验室中磁场实验仪较多，为避免相互影响，应注意不要靠得太近。
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