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南昌大学物理实验报告
课程名称：普通物理实验（1）
实验名称：亥姆霍兹线圈磁场
学院：理学院专业班级: 应用物理学152班
学生姓名：学号：
实验地点：基础实验大楼 B212 座位号: 26
实验时间：第七周星期四上午十点开始
、实验目的：
.学****和掌握霍尔效应原理测量磁场的方法。
.测量载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。
二、实验原理:
.载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场
（1）载流圆线圈磁场
根据比奥-萨伐尔定律，载流圆线圈在轴线（通过圆心并与线圈平面垂直的直线）上某点磁感应强度
oNoIR2
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I通过线圈的电流x为轴线上某
7
式中0 4冗10 H/m为真空磁导率,

2（R2 x2）32
R为线圈的平均半径，No为圆线圈的匝数,
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一点到圆心 ⑴所示。
（2）亥姆霍兹线圈
所谓亥姆霍兹线圈是两个相同的圆线圈，彼此平行且共轴，通以同方向电流
理论计算证明：当线圈间距 a等
于线圈半径R时，两线圈合磁场在轴线上（两线圈圆心连线）附近比较大范围内是均匀的, 磁场在工程运用和科学实验中应用十分广泛。
如图（
2）
O
B
O
■Y
Ii
R
B
O
X
B=Bi+E2
O
I 2
R I
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图（1）载流圆线圈磁场分布

图（2）亥姆霍兹线圈磁场分布
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.霍尔效应法测磁场
（1）霍尔效应法测量原理
将通有电流I的导体置于磁场中，则在垂直于电流 I和磁场B方向上将产生一个附加电势差，这一现象是霍尔于
1879年首先发现的，故称霍尔效应 .电势差UH称为霍尔电压.
如图25-5所示n型半导体，若导体中电流I沿x轴方向流动（有速度为v运动的电子），此时在z轴方向上加上强度为B的磁场后，运动着的电子受洛伦兹力 Fb的作用而偏移、聚集在S平面；同时随着电子向 S平面偏移和聚集，在P平面出现等量的正电荷，结果在 S、P平面之间形成一个电场 Eh （此电场称之为霍尔电场）
这个电场反过来阻止电子继续向，就不能向S
、P平面间形成一个稳定的电压 Uh （霍尔电压）。
（2）霍尔系数、霍尔灵敏度、霍尔电压
设材料的长度为1,宽度为b,厚度为d,载流子浓度为n,载流子速度为v,他们与通过材料的电流 I有如下关系
I nevbd
霍尔电压 UH IB/ned RHIB/d KHIB
式中霍尔系数Rh 1/ne,单位为m3/C ；霍尔灵敏度Kh Rh /d ,单位为mV/，当I为常量时, 有U h KhIB k0B ,通过测量霍尔电压 Uh就可计算出未知磁场强度 B.
本实验使用霍尔效应法测磁场，并且本实验使用的仪器用集成霍尔元件，已经与模块联调，直接显示磁场强度。
三、实验仪器：