篇一：用霍尔效应测量螺线管磁场物理实验报告

华南师范大学实验报告

学生姓名学号

专业化学年级、班级

课程名称物理实验实验项目用霍尔效应测量螺线管磁场

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篇二：霍耳效应法测量磁场分布实验报告

霍耳效应法测量磁场分布实验研究

摘要：运用霍尔效应进行磁场测量。此试验在XD-HRSZ1型磁场综合实验仪上进

行，霍尔元件为高灵敏度、高稳定度、高线性度的砷化镓霍尔元件，其额定工作电流为5mA，“电压表量程”应选“200mV”挡，在此情况下测量霍尔电压U1(mU)，U2(mU)，U3(mU)，U4(mU)，

并据此计算UH(mU)，B(mT)。

关键词：霍尔效应磁场分布副效应异号法

中图分类号：0753+ 文献标识码：A 文章编号：

一，试验原理：

（一）霍耳效应现象

将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B的磁场中，并让薄片平面与磁场方向（如Y方向）垂直。如在薄片的横向（X方向）加一电流强度为IH的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z方向将产生一电动势UH。

如图1-1所示，这种现象称为霍耳效应，UH称为霍耳电压。霍耳发现，霍耳电压UH与电流强度IH和磁感应强度B成正比，与磁场方向薄片的厚度d反比，即

式中，比例系数R称为霍耳系数，对同一材料R为一常数。因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d也是一常数，故R/d常用另一常数K来表示，有

UH?KIHB （1-2）

UH?R

IHBd

（1-1）

式中，K称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。如果霍耳元件的灵敏度K知道（一般由实验室给出），再测出电流IH和霍耳电压UH，就可根据式

UHKI

（1-3）

算出磁感应强度B。

霍耳效应法测量磁场分布实验报告

图1-1 霍耳效应示意图图1-2 霍耳效应解

释

（二）霍耳效应的解释

现研究一个长度为l、宽度为b、厚度为d的N型半导体制成的霍耳元件。当沿X方向通以电流IH后，载流子（对N型半导体是电子）e将以平均速度v沿与电流方向相反的方向运动，在磁感应强度为B的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为

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篇三：用霍尔效应测量螺线管磁场的数据处理_物理实验报告

关于霍尔效应的数据处理：

六、 思考题：

如果螺线管在绕制中，单位长度的匝数不相同或绕制不均匀，在实验中会出现什么情况？

答：可能会出现霍尔电势差与螺线管内磁感应强度或霍尔电流不成正比例关系。

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篇四：霍尔效应法测量螺线管磁场

霍尔效应法测量螺线管磁场实验报告

【实验目的】

1．了解霍尔器件的工作特性。

2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。

3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。

4．考查一对共轴线圈的磁耦合度。

【实验仪器】

长直螺线管、亥姆霍兹线圈、霍尔效应测磁仪、霍尔传感器等。

【实验原理】

1．霍尔器件测量磁场的原理

图1 霍尔效应原理

如图1所示，有－N型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L，宽为b，厚为d，其四个侧面各焊有一个电极1、2、3、4。将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I，则电子将沿负I方向以速度运动，此电子将受到垂直方向磁场B的洛仑兹力作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场，该电场对电子的作用力，与反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。

如果半导体中电流I是稳定而均匀的，可以推导出满足：

，

式中，为霍耳系数，通常定义，称为灵敏度。

由和的定义可知，对于一给定的霍耳传感器，和有唯一确定的值，在电流I不变的情况下，与B有一一对应关系。

2．误差分析及改进措施

由于系统误差中影响最大的是不等势电势差，下面介绍一种方法可直接消除不等势电势差的影响，不用多次改变B、I方向。如图2所示，将图2中电极2引线处焊上两个电极引线5、6，并在5、6间连接一可变电阻，其滑动端作为另一引出线2，将线路完全接通后，可以调节滑动触头2，使数字电压表所测电压为零，这样就消除了1、2两引线间的不等势电势差，而且还可以测出不等势电势差的大小。本霍尔效应测磁仪的霍尔电压测量部分就采用了这种电路，使得整个实验过程变得较为容易操作，不过实验前要首先进行霍尔输出电压的调零，以消除霍尔器件的“不等位电势”。

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篇五：物理实验报告3_利用霍尔效应测磁场

实验名称：利用霍耳效应测磁场

实验目的：

a．了解产生霍耳效应的物理过程；

b．学习用霍尔器件测量长直螺线管的轴向磁场分布；

c．学习用“对称测量法”消除负效应的影响，测量试样的VH?IS和VH?IM曲线； d．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

实验仪器：

TH－H型霍尔效应实验组合仪等。

实验原理和方法：

1. 用霍尔器件测量磁场的工作原理

如下图所示，一块切成矩形的半导体薄片长为l、宽为b、厚为d，置于磁场中。磁场B垂直于薄片平面。若沿着薄片长的方向有电流I通过，则在侧面A和B间产生电位差VH?VA?VB。此电位差称为霍尔电压。

物理实验报告3利用霍尔效应测磁场

半导体片中的电子都处于一定的能带之中，但能参与导电的只是导带中的电子和价带中的空穴，它们被称为载流子。对于N型半导体片来说，多数载流子为电子；在P型半导体中，多数载流子被称为空穴。再研究半导体的特性时，有事可以忽略少数载流子的影响。霍尔效应是由运动电荷在磁场中收到洛仑兹力的作用而产生的。以N型半导体构成的霍尔元件为例，多数载流子为电子，设电子的运动速度为v，则它在磁场中收到的磁场力即洛仑兹力为

Fm??ev?B

F的方向垂直于v和B构成的平面，并遵守右手螺旋法则，上式表明洛仑兹力F的方向与电荷的正负有关。

自由电子在磁场作用下发生定向便宜，薄片两侧面分别出现了正负电荷的积聚，以两个

侧面有了电位差。同时，由于两侧面之间的电位差的存在，由此而产生静电场，若其电场强度为Ex，则电子又受到一个静电力作用，其大小为

FE?eEx

电子所受的静电力与洛仑兹力相反。当两个力的大小相等时，达到一种平衡即霍尔电势不再变化，电子也不再偏转，此时，

Ex?BV

两个侧面的电位差

VH?Exb

由I?nevbd及以上两式得

VH?[1/(ned)]IB

其中：n为单位体积内的电子数；e为电子电量；d为薄片厚度。

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篇六：6.用霍尔效应测量螺线管轴向磁场实验报告模板

实验八 用霍尔效应测量螺线管磁场

用霍尔传感器测量通电螺线管内励磁电流与输出霍尔电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；用通电长直通电螺线管轴线上磁感应强度的理论计算值作为标准值来校准或测定霍尔传感器的灵敏度，熟悉霍尔传感器的特性和应用；用该霍尔传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与螺线管轴线位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置刻线的关系图，学会用霍尔元件测量磁感应强度的方法。

一、实验目的

1．了解霍尔效应现象，掌握其测量磁场的原理。

2．学会用霍尔效应测量长直通电螺线管轴向磁场分布的方法。

二、实验原理

图1所示的是长直螺线管的磁力线分布，有图可知，其内腔中部磁力线是平行于轴线的直线系，渐近两端口时，这些直线变为从两端口离散的曲线，说明其内部的磁场在很大一个范围内是近似均匀的，仅在靠近两端口处磁感应强度才显著下降，呈现明显的不均匀性。根据电磁学毕奥－萨伐尔定律，通电长直螺线管线上中心点的磁感应强度为: