测磁场分布自动化装置设计

❻ 载流线圈磁场分布的测量为什么要求各步骤的电流保持不变

实验目的是测量载流线圈的磁场分布.所谓磁场分布也就是测量出不同位置的磁场的大小和方向.
磁场大小由电流决定,如果过程中改变了电流,磁场也就变化了,不能反映出磁场的分布规律.

❼ 亥姆霍兹线圈实验采用什么原理测量磁场

1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场
（1） 载流圆线圈磁场
一半径为R,通以电流I的圆线圈,轴线上磁场的公式为
（1-1）
式中 为圆线圈的匝数, 为轴上某一点到圆心O的距离. 它的磁场分布图如图1-1所示.
（2）亥姆霍兹线圈
所谓亥姆霍兹线圈为两个相同线圈彼此平行且共轴,使线圈上通以同方向电流I,理论计算证明：线圈间距a等于线圈半径R时,两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的,如图1-2所示.
2．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位差,这一现象是霍尔于1879年首先发现,故称霍尔效应.电位差 称为霍尔电压.
如图3-1所示N型半导体,若在MN两端加上电压U,则有电流I沿X轴方向流动（有速度为V运动的电子）,此时在Z轴方向加以强度为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；同时随着电子的向S平面（下平面）偏移和聚集,在P平面（上平面）出现等量的正电荷,结果在上下平面之间形成一个电场 （此电场称之为霍尔电场）.这个电场反过来阻止电子继续向下偏移.当电子受到的洛伦兹力和霍尔电场的反作用力这二种达到平衡时,就不能向下偏移.此时在上下平面（S、P平面）间形成一个稳定的电压 （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l,宽为b,厚为d,载流子浓度为n,载流子速度v,则与通过材料的电流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/mA
由此可见,使I为常数时,有UH= KHIB =k0B,通过测量霍尔电压UH,就可计算出未知磁场强度B.
本实验使用的仪器用集成霍尔元件,已经与显示模块联调,直接显示磁场强度.
实验仪器
亥姆霍兹实验仪由二部分组成.它们分别为励磁线圈架部分磁场测量仪器部分
亥姆霍兹线圈架：
二个励磁线圈：线圈有效半径 105mm
线圈匝数 500匝
二线圈中心间距 105mm
测量磁场传感器： 4501A使用霍尔元件测量磁场.
移 动 装 置：横向可移动距离150mm,纵向可移动距离50mm
距离分辨力0.5mm

❽ 稀土永磁磁通密度

永磁材料又称“硬磁材料”，是指一旦磁化后能保持恒定磁性的材料。实际中，永磁材料在深度磁饱和磁化后，工作在磁滞回线第二象限的退磁部分。常用的永磁材料分为铝镍钴永磁合金、铁铬钴永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。第一类是合金永磁材料，包括稀土永磁材料(Nd2Fe14B)、钐钴(SmCo)、铝镍钴(AlNiCo)。第二类是铁氧体永磁材料，根据磁性晶体取向的不同分为烧结铁氧体、粘结铁氧体、注射铁氧体。这三个过程分为各向同性和各向异性磁体。

材料测量分为永磁测量和表面磁测量:

永磁体的测量包括稀土永磁磁通密度实验装置、稀土永磁材料质量检测装置、永磁材料自动测量装置和永磁磁偏角测量仪。

表面磁场分布测量系列包括多极磁环分布测量装置(手动版)、表面磁场分布测量装置(自动版)和空间磁场分布测量仪。

网上有这样的分类。

测量等级

FE-2100MD稀土永磁磁通密度实验装置

FE-2100MQ稀土永磁材料质量检测装置

FE-2100H永磁材料自动测量装置

FE-2100AM永磁磁偏角测量仪

表面磁场分布测量系列

FE-2100RA多极磁环分布测量装置(手动版)

FE-2100RB计磁场分布测量装置(自动型)

FE-2100RC空间磁场分布测量仪

FE-2100RD空间磁场分布测量仪

❾ 测量磁场大小的方法 要简单的电路图

一、利用安培力计算公式F＝BIL测磁感应强度B

例1. 如图1所示，天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂上挂有一矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左右两边加上质量分别为 的砝码，天平平衡，当线圈中电流反向时，右边需再加砝码m，天平重新平衡。由此可知（）

图1

A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 ；

B. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为 ；

C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 ；

D. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为 。

分析与解：因为电流反向后，右边需加砝码，故可知电流反向之后，通电线圈受向上的安培力作用，由左手定则得磁场的方向垂直线面向里。又因为磁场对线圈的作用力： ，电流反向前，由平衡条件有： ，电流反向后有： ，综合以上各式有： ，正确答案为B。

二、利用感应电动势 测磁感应强度B

例2. 为了控制海洋中水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场产生的感应动势以及水的流速测地磁场的磁感应强度向下的分量B，某课外活动兴趣小组由四个成员甲、乙、丙、丁组成，前去海边某处测量地磁场的磁感应强度向下的分量B。假设该处的水流是南北流向，且流速为v，问下列哪种测定方法可行？（）

A. 甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则 ；

B. 乙将两个电极在水平面沿垂直水流方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则 ；

C. 丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则 ；

D. 丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中，测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U，则 。

分析与解：因需测量地磁场向下的分量B，而水流方向为南北流向，相当于东西方向的导体切割磁感线，此时 ，所以导体应在垂直于水流方向，即把电极在东西方向插入水中，测出两极距离L和电压U，可得 ，正确答案为B。

三、利用产生感应电动势时回路的电量与磁感应强度的关系测磁感应强度B

例3. 物理实验中，常用一种叫“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量。如图2所示，探测线圈和冲击电流计串联后，可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，把线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（）

图2

A. B. C. D.
分析与解：当线圈翻转180°，线圈中的磁通量发生变化 ＝2BS，呷∑��钠骄�杏Φ缍�?/FONT>E＝ ，线圈中的平均感应电流 ，通过线圈的电量 ，由以上各式得： ，故正确答案为C。

四、利用霍尔效应测磁感应强度B

例4. 磁强计是用利用霍尔效应测量磁感应强度的仪器。其原理如图3所示，一块导体高为l，厚为d，分别接有a、b、c、d四个电极，将导体放在如图示的匀强磁场中，当a、b间通过电流I时，在电极c、d接上灵敏度极高的电压表，测得两极间的电势差为U，试求匀强磁场的磁感应强度B为多少？

图3

分析与解：当c、d两极间的电势差恒为U时，设c、d两极间的电场强度为E，则U＝El，因此时导体中的自由电荷受到的电场力与洛伦兹力平衡，故 ，v为自由电荷的定向移动速度。所以 。设导体中单位体积内的自由电荷数为n，则电流I＝nqSv，而 ，所以 ，故 。由上式可知 ，即只要将装置先在已知磁场中定出标度，就可以通过测定U来确定磁感应强度B的大小。

❿ 地磁场测定实验

一、实验原理

物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钻、镍及其合金等磁性金属，当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时，电阻几乎不随外加磁场变化；当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时，此类金属的电阻发生改变，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。

二、实验装置

测量地磁场装置主要包括底座、转轴，带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍磁线圈、地磁场测定仪控制主机(包括数字式电压表、5V直流电源等)

三、实验步骤如下

1、将磁阻传感器放置在亥姆霍兹线圈公共轴线中点，并使管脚和磁感应强度方向平行。即传感器的感应面与亥姆霍磁线圈轴线垂直。用亥姆霍磁线圈产生磁场作为已知量，测量磁阻传感器的灵敏度K。

2、将磁阻传感器平行固定在转盘上，调整转盘至水平(可用水准器指示)。水平旋转转盘，找到传感器输出电压最大方向，这个方向就是地磁场磁感应强度的水平分量B1的方向。记

录此时传感器输出电压U1后，再旋转转盘,记录传感器输出最小电压U2 ,由|U1-U2|/2=KB1，求得当地地磁场水平分量B1。

3、将带有磁阻传感器的转盘平面调整为铅直，并使装置沿着地磁场磁感应强度水平分量B1方向放置，只是方向转90度。转动调节转盘，分别记下传感器输出最大和最小时转盘指示值和水平面之间的夹角β1和β2，同时记录此最大读数U3和U4。由磁倾角β=(β1+β2)/2计算β的值。

4、由U3 -U4/2= KB ,计算地磁场磁感应强度B的值。并计算地磁场的垂直分量B=Bsinβ。

本实验须注意：实验仪器周围的一定范围内不应存在铁磁金属物体，以保证测量结果的准确性。