文档介绍：亥姆霍兹线圈磁场的测量
实验指导书
淮阴工学院物理实验中心
2014年 9 月
如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，当线圈间距等于线圈
半径时，两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的。故在亥姆霍兹线圈磁场的测量
实验指导书
淮阴工学院物理实验中心
2014年 9 月
如果有一对相同的载流圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流，当线圈间距等于线圈
半径时，两个载流线圈的总磁场在轴的中点附近的较大范围内是均匀的。故在生产和科研中
有较大的实用价值，也常用于弱磁场的计量标准。这对线圈称为亥姆霍兹线圈。
【实验目的】
1、观察亥姆霍兹线圈中间磁场的均匀性，验证磁场叠加原理；
2、了解一种得到均匀磁场的实验室方法。
【实验仪器】
FD-HM-I亥姆霍兹线圈磁场测定仪， SS95A型集成霍耳传感器，导线。
FD-HM-I亥姆霍兹线圈磁场测定仪简图如下：
10

9
8
2
7
C D
6
5
4
霍耳元件传感器
3
图1
1、毫特斯拉计
2、电流表
3、直流电流源 4、电流调节旋钮
5、调零旋钮
6、传感器插头
7、固定架 8、霍耳传感器
9、大理石
10、线圈
注：A、B、C、D为接线柱
SS95A型集成霍耳传感器就是一种高灵敏度的优质磁场传感器，它的体积小〔面积
4mm 3mm，厚2mm〕，其内部具有放大器和剩余电压补偿电路，采用此集成霍耳传感器
〔配直流数字电压表〕制成的高灵敏度毫特计，可以准确测量 0〜,
其分辨率可达1 10 6T。因此，用它探测载流线圈及亥姆霍兹线圈的磁场，准确度比用探
测线圈高得多。用高灵敏度集成霍耳传感器测量 1 10 5T〜2 10 3T弱交、直流磁场的方
法已在科研与工业中广泛应用。
【实验原理】
•根据毕奥一萨伐尔定律，载流线圈在轴线〔通过圆心并与线圈平面垂直的直线〕上
某点的磁感应强度为:
式中0为真空磁导率,
o R2
2(R2 /)3八 1
〔1〕
R为线圈的平均半径，x为圆心到该点的距离,
N为线圈匝数，I
为通过线圈的电流强度。因此，圆心处的磁感应强度 B0为:
Bo 0 N I 〔 2〕
2R
轴线外的磁场分布计算公式较为复杂，这里简略。
二•亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，
大小相同，线圈之间的距离d正好等于圆形线圈的半径 R。这种线圈的特点是能在其公共轴
线中点附近产生较广的均匀磁场区，所以在生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁
场的计量标准。
设z为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点
O处的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任意
点的磁感应强度为:
3/2
B 2 0 N 丨 R2 R2 f z
R2
而在亥姆霍兹线圈上中心 O处的磁感应强度
Bo
为:
〔4〕
8 0 N I
0 53/2 R
【实验内容】
1 •按图接线，开机后应预热 10分钟;
B(a)，每隔
每测量一个数据，必须先
2•测量电流I 100mA时，单线圈a轴线上各点磁感应强度
个数据。实验中，随时观察