实验报告霍尔效应

时间:2024.4.20

实验名称:用霍尔效应测磁场

目的要求:

1.  了解霍尔效应的基本原理

2.  学习用霍尔效应测量磁场

仪器用具:

霍尔效应仪,问刘电源,稳压电源,安培表,毫安表,功率函数发生器(没用到),特斯拉计,数字万用表,电阻箱,导线

实验原理:

1.  霍尔效应

通电流的导体置于磁场B中,磁场方向垂直于电流IH方向,则导体中会产生垂直于电流方向和磁场方向的电位差UH,这就是所谓霍尔效应。

我们有

比例系数KH = RH / d=1 / pqd

2.用霍尔效应法测量电磁铁的磁场

用霍尔效应制成的特斯拉计,能简便、直观、快速的测量磁场中各点的磁感应强度。由于载流子的类型不同,UH的正负也有不同。

2.  消除霍尔元件副效应的影响

实际测量过程中,还会伴随一些热磁副效应,会使测得的电压不止是UH,还会附加另外一些电压,给测量带来误差。通常的方法是分别改变IH和B的方向(就是IM的方向),测量的到四组数据,取它们的绝对值的平均。

这样容易证明: =UH+UE

UE是所谓温差电动势,非常小,可以忽略不计。

实验内容:

1.  测量霍尔电流IH与霍尔电压UH的关系

将霍尔片置于电磁铁中心处,励磁电流IM=0.6A,测量多组UH和IH,并且每次消除副效应,交换励磁电流和霍尔电压的电极,重复测量,作图。

2.  测量KH

霍尔电流保持IH=10mA,测量B和UH,计算KH

3.  测量磁化曲线

霍尔电流保持在IH=10mA,变化励磁电流,测量霍尔电压,计算磁场,作图。

4.  测量电磁铁磁场沿水平方向分布

励磁电流固定在IM=0.6A,霍尔电流IH=10mA,调节支架从左向右移动霍尔片,测量出磁场随x变化的B-x曲线。

实验数据:

1.  测量霍尔电流IH与霍尔电压UH的关系

2.  测量KH

图表中的斜率就是IHKH,从而求得KH=16.8(mV/mA·T)

3.  测量磁化曲线

4.  测量电磁铁磁场沿水平方向分布

实验结果:

分析与讨论:


第二篇:实验报告霍尔效应


实验日期 _________________________

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

实验名称:用霍尔效应测磁场 目的要求:

1. 了解霍尔效应的基本原理 2. 学习用霍尔效应测量磁场

仪器用具:

霍尔效应仪,问刘电源,稳压电源,安培表,毫安表,功率函数发生器(没用到),特斯拉计,数字万用表,电阻箱,导线

实验原理:

1. 霍尔效应

通电流的导体置于磁场B中,磁场方向垂直于电流IH方向,则导体中会产生垂直于电流方向和磁场方向的电位差UH,这就是所谓霍尔效应。 我们有

UH = KHIHB

比例系数KH = RH / d=1 / pqd

2.用霍尔效应法测量电磁铁的磁场

用霍尔效应制成的特斯拉计,能简便、直观、快速的测量磁场中各点的磁感应强度。由于载流子的类型不同,UH的正负也有不同。

2. 消除霍尔元件副效应的影响

实际测量过程中,还会伴随一些热磁副效应,会使测得的电压不止是UH,还会附加另外一些电压,给测量带来误差。通常的方法是分别改变IH和B的方向(就是IM的方向),测量的到四组数据,取它们的绝对值的平均。 这样容易证明:

(U1+U2+U3+U4)

4

=UH+UE

UE是所谓温差电动势,非常小,可以忽略不计。

实验日期 _________________________

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

实验内容:

1. 测量霍尔电流IH与霍尔电压UH的关系

将霍尔片置于电磁铁中心处,励磁电流IM=0.6A,测量多组UH和IH,并且每次消除副效应,交换励磁电流和霍尔电压的电极,重复测量,作图。

2. 测量KH

霍尔电流保持IH=10mA,测量B和UH,计算KH

3. 测量磁化曲线

霍尔电流保持在IH=10mA,变化励磁电流,测量霍尔电压,计算磁场,作图。

4. 测量电磁铁磁场沿水平方向分布

励磁电流固定在IM=0.6A,霍尔电流IH=10mA,调节支架从左向右移动霍尔片,测量出磁场随x变化的B-x曲线。

实验数据与结果:

1. 测量霍尔电流IH与霍尔电压UH的关系

交换方向前的数据

实验日期 _________________________

交换方向后的数据

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

2. 测量KH

图表中的斜率就是IHKH,从而求得KH=16.8(mV/mA·T)

实验日期 _________________________

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

3. 测量磁化曲线

实验日期 _________________________

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

4. 测量电磁铁磁场沿水平方向分布

IM/A0.6KH/mV/(mA·T)

实验日期 _________________________

系别 ___________ 班号 ____________ 姓名 ______________ 同组姓名 __________

教师评定 ______________

分析与讨论:

测量霍尔电流IH与霍尔电压UH的关系的时候,两组数据都有R2=1,线性相关度很高。说明IH和UH的确是线性关系。

KH测得的数据同参考数据相比偏小,可能是所用的霍尔片同参考测量用的不一样的缘故。 磁化曲线测得的图线也是一条直线,这跟所学的电磁学理论是相符合的。

磁场分布曲线中明显有一段匀强磁场区,在此区域两旁,磁场强度逐渐衰减。这也符合电磁学的有关理论。

附加题目:

1. 本试验的误差主要来源是用特斯拉计测量磁场时带来的系统误差。由于特斯拉计设计简

陋,实验时要评灵感来取得磁场方向并得到B,这样,会导致测得的数值一般比真实值要小。

于是KH就会比较大。

最终的磁场分布中的B的极限误差为

e(B)e(U)e(K)e(I)

= + + BUHKHIH

2.元件是P半导体,U34>0,则B应为穿出纸面向上。

3.还有残留的磁场,因为电磁铁会有剩磁,所以还有较小的UH是正常的。

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