測磁場分布自動化裝置設計

❻ 載流線圈磁場分布的測量為什麼要求各步驟的電流保持不變

實驗目的是測量載流線圈的磁場分布.所謂磁場分布也就是測量出不同位置的磁場的大小和方向.
磁場大小由電流決定,如果過程中改變了電流,磁場也就變化了,不能反映出磁場的分布規律.

❼ 亥姆霍茲線圈實驗採用什麼原理測量磁場

1．載流圓線圈與亥姆霍茲線圈的磁場
（1） 載流圓線圈磁場
一半徑為R,通以電流I的圓線圈,軸線上磁場的公式為
（1-1）
式中 為圓線圈的匝數, 為軸上某一點到圓心O的距離. 它的磁場分布圖如圖1-1所示.
（2）亥姆霍茲線圈
所謂亥姆霍茲線圈為兩個相同線圈彼此平行且共軸,使線圈上通以同方向電流I,理論計算證明：線圈間距a等於線圈半徑R時,兩線圈合磁場在軸上（兩線圈圓心連線）附近較大范圍內是均勻的,如圖1-2所示.
2．霍爾效應法測磁場
（1）霍爾效應法測量原理
將通有電流I的導體置於磁場中,則在垂直於電流I和磁場B方向上將產生一個附加電位差,這一現象是霍爾於1879年首先發現,故稱霍爾效應.電位差 稱為霍爾電壓.
如圖3-1所示N型半導體,若在MN兩端加上電壓U,則有電流I沿X軸方向流動（有速度為V運動的電子）,此時在Z軸方向加以強度為B的磁場後,運動著的電子受洛倫茲力FB的作用而偏移、聚集在S平面；同時隨著電子的向S平面（下平面）偏移和聚集,在P平面（上平面）出現等量的正電荷,結果在上下平面之間形成一個電場 （此電場稱之為霍爾電場）.這個電場反過來阻止電子繼續向下偏移.當電子受到的洛倫茲力和霍爾電場的反作用力這二種達到平衡時,就不能向下偏移.此時在上下平面（S、P平面）間形成一個穩定的電壓 （霍爾電壓）.
（2）霍爾系數、霍爾靈敏度、霍爾電壓
設材料的長度為l,寬為b,厚為d,載流子濃度為n,載流子速度v,則與通過材料的電流I有如下關系：
I=nevbd
霍爾電壓 UH=IB/ned=RHIB/d=KHIB
式中霍爾系數RH=1/ne,單位為m3/c；霍爾靈敏度KH=RH/d,單位為mV/mA
由此可見,使I為常數時,有UH= KHIB =k0B,通過測量霍爾電壓UH,就可計算出未知磁場強度B.
本實驗使用的儀器用集成霍爾元件,已經與顯示模塊聯調,直接顯示磁場強度.
實驗儀器
亥姆霍茲實驗儀由二部分組成.它們分別為勵磁線圈架部分磁場測量儀器部分
亥姆霍茲線圈架：
二個勵磁線圈：線圈有效半徑 105mm
線圈匝數 500匝
二線圈中心間距 105mm
測量磁場感測器： 4501A使用霍爾元件測量磁場.
移 動 裝 置：橫向可移動距離150mm,縱向可移動距離50mm
距離分辨力0.5mm

❽ 稀土永磁磁通密度

永磁材料又稱「硬磁材料」，是指一旦磁化後能保持恆定磁性的材料。實際中，永磁材料在深度磁飽和磁化後，工作在磁滯回線第二象限的退磁部分。常用的永磁材料分為鋁鎳鈷永磁合金、鐵鉻鈷永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復合永磁材料。第一類是合金永磁材料，包括稀土永磁材料(Nd2Fe14B)、釤鈷(SmCo)、鋁鎳鈷(AlNiCo)。第二類是鐵氧體永磁材料，根據磁性晶體取向的不同分為燒結鐵氧體、粘結鐵氧體、注射鐵氧體。這三個過程分為各向同性和各向異性磁體。

材料測量分為永磁測量和表面磁測量:

永磁體的測量包括稀土永磁磁通密度實驗裝置、稀土永磁材料質量檢測裝置、永磁材料自動測量裝置和永磁磁偏角測量儀。

表面磁場分布測量系列包括多極磁環分布測量裝置(手動版)、表面磁場分布測量裝置(自動版)和空間磁場分布測量儀。

網上有這樣的分類。

測量等級

FE-2100MD稀土永磁磁通密度實驗裝置

FE-2100MQ稀土永磁材料質量檢測裝置

FE-2100H永磁材料自動測量裝置

FE-2100AM永磁磁偏角測量儀

表面磁場分布測量系列

FE-2100RA多極磁環分布測量裝置(手動版)

FE-2100RB計磁場分布測量裝置(自動型)

FE-2100RC空間磁場分布測量儀

FE-2100RD空間磁場分布測量儀

❾ 測量磁場大小的方法 要簡單的電路圖

一、利用安培力計算公式F＝BIL測磁感應強度B

例1. 如圖1所示，天平可用來測定磁感應強度，天平的右臂上掛有一矩形線圈，寬度為l，共N匝，線圈下端懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面。當線圈中通有電流I（方向如圖）時，在天平左右兩邊加上質量分別為 的砝碼，天平平衡，當線圈中電流反向時，右邊需再加砝碼m，天平重新平衡。由此可知（）

圖1

A. 磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為 ；

B. 磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為 ；

C. 磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為 ；

D. 磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為 。

分析與解：因為電流反向後，右邊需加砝碼，故可知電流反向之後，通電線圈受向上的安培力作用，由左手定則得磁場的方向垂直線面向里。又因為磁場對線圈的作用力： ，電流反向前，由平衡條件有： ，電流反向後有： ，綜合以上各式有： ，正確答案為B。

二、利用感應電動勢 測磁感應強度B

例2. 為了控制海洋中水的運動，海洋工作者有時依靠水流通過地磁場產生的感應動勢以及水的流速測地磁場的磁感應強度向下的分量B，某課外活動興趣小組由四個成員甲、乙、丙、丁組成，前去海邊某處測量地磁場的磁感應強度向下的分量B。假設該處的水流是南北流向，且流速為v，問下列哪種測定方法可行？（）

A. 甲將兩個電極在水平面沿水流方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 ；

B. 乙將兩個電極在水平面沿垂直水流方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 ；

C. 丙將兩個電極沿垂直海平面方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 ；

D. 丁將兩個電極在水平面上沿任意方向插入水流中，測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數U，則 。

分析與解：因需測量地磁場向下的分量B，而水流方向為南北流向，相當於東西方向的導體切割磁感線，此時 ，所以導體應在垂直於水流方向，即把電極在東西方向插入水中，測出兩極距離L和電壓U，可得 ，正確答案為B。

三、利用產生感應電動勢時迴路的電量與磁感應強度的關系測磁感應強度B

例3. 物理實驗中，常用一種叫「沖擊電流計」的儀器測定通過電路的電荷量。如圖2所示，探測線圈和沖擊電流計串聯後，可用來測定磁場的磁感應強度。已知線圈的匝數為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的迴路電阻為R，把線圈放在被測勻強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現把探測線圈翻轉180°，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q，由上述數據可測出被測磁場的磁感應強度為（）

圖2

A. B. C. D.
分析與解：當線圈翻轉180°，線圈中的磁通量發生變化 ＝2BS，呷∑��鈉驕�杏Φ綞�?/FONT>E＝ ，線圈中的平均感應電流 ，通過線圈的電量 ，由以上各式得： ，故正確答案為C。

四、利用霍爾效應測磁感應強度B

例4. 磁強計是用利用霍爾效應測量磁感應強度的儀器。其原理如圖3所示，一塊導體高為l，厚為d，分別接有a、b、c、d四個電極，將導體放在如圖示的勻強磁場中，當a、b間通過電流I時，在電極c、d接上靈敏度極高的電壓表，測得兩極間的電勢差為U，試求勻強磁場的磁感應強度B為多少？

圖3

分析與解：當c、d兩極間的電勢差恆為U時，設c、d兩極間的電場強度為E，則U＝El，因此時導體中的自由電荷受到的電場力與洛倫茲力平衡，故 ，v為自由電荷的定向移動速度。所以 。設導體中單位體積內的自由電荷數為n，則電流I＝nqSv，而 ，所以 ，故 。由上式可知 ，即只要將裝置先在已知磁場中定出標度，就可以通過測定U來確定磁感應強度B的大小。

❿ 地磁場測定實驗

一、實驗原理

物質在磁場中電阻率發生變化的現象稱為磁阻效應。對於鐵、鑽、鎳及其合金等磁性金屬，當外加磁場平行於磁體內部磁化方向時，電阻幾乎不隨外加磁場變化；當外加磁場偏離金屬的內部磁化方向時，此類金屬的電阻發生改變，這就是強磁金屬的各向異性磁阻效應。

二、實驗裝置

測量地磁場裝置主要包括底座、轉軸，帶角刻度的轉盤、磁阻感測器的引線、亥姆霍磁線圈、地磁場測定儀控制主機(包括數字式電壓表、5V直流電源等)

三、實驗步驟如下

1、將磁阻感測器放置在亥姆霍茲線圈公共軸線中點，並使管腳和磁感應強度方向平行。即感測器的感應面與亥姆霍磁線圈軸線垂直。用亥姆霍磁線圈產生磁場作為已知量，測量磁阻感測器的靈敏度K。

2、將磁阻感測器平行固定在轉盤上，調整轉盤至水平(可用水準器指示)。水平旋轉轉盤，找到感測器輸出電壓最大方向，這個方向就是地磁場磁感應強度的水平分量B1的方向。記

錄此時感測器輸出電壓U1後，再旋轉轉盤,記錄感測器輸出最小電壓U2 ,由|U1-U2|/2=KB1，求得當地地磁場水平分量B1。

3、將帶有磁阻感測器的轉盤平面調整為鉛直，並使裝置沿著地磁場磁感應強度水平分量B1方向放置，只是方向轉90度。轉動調節轉盤，分別記下感測器輸出最大和最小時轉盤指示值和水平面之間的夾角β1和β2，同時記錄此最大讀數U3和U4。由磁傾角β=(β1+β2)/2計算β的值。

4、由U3 -U4/2= KB ,計算地磁場磁感應強度B的值。並計算地磁場的垂直分量B=Bsinβ。

本實驗須注意：實驗儀器周圍的一定范圍內不應存在鐵磁金屬物體，以保證測量結果的准確性。