Origin在物理实验数据处理中的应用

徐 兵 孔凡宝 许少华

武汉军械士官学校 湖北武汉 430075

Origin在物理实验数据处理中的应用

徐 兵 孔凡宝 许少华

武汉军械士官学校 湖北武汉 430075

介绍了Origin对霍尔效应实验数据的处理过程，通过绘图和对图线的拟合阐述了该软件的使用方法。使用Origin处理物理实验数据，结果精确、简单快捷，能提高物理实验教学效果。

Origin软件；物理实验；数据处理；线性拟合

物理课程是军械士官课程体系中的一门必修基础课，物理实验是物理课程教学的重要组成部分，在培养士官学员动手操作能力和实践创新能力方面起着重要作用。物理实验教学中，经常需要对大量的实验数据进行处理，如果采用传统的手工作图处理方法，计算量大且实验曲线拟合粗糙，选用合理高效的数据处理方法显得尤其重要。Origin是一款数据分析和制图软件，广泛应用于科研学术领域，具有数据录入、调整，曲线拟合等各种数据分析功能和强大的绘图功能。使用Origin软件对物理实验数据进行分析和处理，不仅快速准确，免除了大量繁杂的数学计算，而且可以强化学员的计算机应用能力，激发学员对物理实验的兴趣。

以“霍尔效应”实验为例，介绍Origin软件在物理实验数据处理中的应用。

1 测定霍尔电压UH与励磁电流IM的关系，绘制UH-IM曲线

按照FB510型霍尔效应实验仪接线图把各相应连线接好，闭合电源开关，调节霍尔工作电流IS=1.70mA，预热5分钟后，调节霍尔传感器位置，使传感器印板上0刻度对准电磁铁上中间基准线。调节励磁电流为0，100，200，300，400……1000mA，测出相应的霍尔电压UH，根据负效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法，即对每一励磁电流值分别改变IM和IS的方向，取4次测量绝对值的平均值作为测量数据记录下来。

将实验数据记录在Excel表格中，通过Origin的File菜单将实验数据导入Origin工作表。例如IM的值作为X轴输入，UH的值作为Y轴输入，然后选中两列数据，使用“Symbol”功能即可绘制UH-IM曲线(如图1所示)。从UH-IM图像可以看出两组数据呈线性关系，在菜单“Analysis”下拉菜单中选择“Fitting”中的“Fit linear”功能，对数据曲线进行线性拟合，拟合得到的直线斜率和截距等信息由Origin可直接给出，通过该拟合直线的斜率我们可以求出霍尔元件的灵敏度KH。

图1 UH-IM 拟合曲线

2 测定霍尔电压UH与霍尔工作电流IS的关系，绘制UH-IS曲线

把霍尔传感器位置调节到磁铁空气隙中心，保持IM绝对值不变（取IM=600mA），改变IS的值，用Excel表格记录实验数据，输入到Origin工作表并绘图，即可得UH-IS曲线。我们同样可由Origin的线性拟合功能对图线进行拟合，得到UH-IS的拟合直线(如图2所示)，由Origin读出其斜率和截距等信息，用于进一步的数据处理。

图2 UH-IS拟合曲线

3 测定霍尔电压UH与霍尔传感器位置X的关系，绘制UH-X曲线

调节励磁电流IM=300mA，IS=5.0mA，测量霍尔电压UH与水平位置X的关系，作电磁铁气隙磁场沿水平方向分布的UH-X曲线(如图3所示)。

图3 UH-X拟合曲线

从UH-X图像中可以看到随着X绝对值的增大,霍尔电压UH逐渐减小,这说明位于螺线管中轴内部的磁感应强度随螺线管向两端逐渐减小。利用Origin“屏幕读取”功能,可以得到曲线上每一个点的坐标,我们可以通过图1和图3来比较螺线管中央和端口中心处磁感应强度的测量值和理论值,更加方便地分析误差。

[1] 张博，毛巍威.Origin在大学物理实验数据处理中的应用[J].科技信息，2010，13：15

[2] 张磊，徐飞，陈玉林.Origin7.5在夫兰克-赫兹实验数据处理中的应用[J].实验室研究与探索，2009，4：20～21

[3] 方安平.Origin7.5科技绘图及数据处理[M].北京：机械工业出版社，2006

Application of origin in treating data of the physics experiment

Xu Bing, Kong Fanbao, Xu Shaohua
Wuhan ordnance noncommissioned offi cers academy, Wuhan, 430075, China

This paper introduces the application method of origin in treating data of Physics experiment, through drawings and the fi tting of lines. Physical experimental teaching can be improved by using the origin in treating data of the physics experiment.

origin; physical experiment; data processing; linear fi tting

2010-12-08 稿件编号：1012042

徐兵，硕士，讲师。孔凡宝，本科，助教。许少华，本科，讲师。