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1、,理学院物理实验中心,用霍尔元件测量磁场,2,1.霍尔效应的发现,Edwin Herbert Hall， 1855-1938,1879年，24岁的霍尔在撰写物理学博士论文期间对麦克斯韦的理论进行验证式实验时发现，位于磁场中的导体上出现了横向电势差，霍尔将他的这一发现写成一篇名为“论磁铁对电流的新作用”的论文，发表在美国数学杂志上。这种“新作用”就是后来被人们称作的“霍尔效应”。,一. 研究背景,3,2.霍尔效应的应用 （1）测量半导体特性 （2）测量磁场 （3）磁流体发电 （4）电磁无损探伤 （5）霍尔传感器 3.发展 （1）量子霍耳效应（1985年的诺贝尔物理学奖） （2）分数量子霍耳效应（
2、1998年的诺贝尔物理学奖）,一. 研究背景,4,1、了解霍尔效应法测量磁场的原理和方法。 2、学习用“异号法”消除副效应产生的系统误差。 3、测绘霍尔元件特性。,二. 实验目的,5,1.霍尔效应（N型半导体）,三. 实验原理,理论分析,磁场中运动载流子受洛伦兹力作用,电荷聚集形成电场,电场力与洛伦兹力达到平衡，形成稳定电压VH,6,三. 实验原理,又考虑到(n为载流子浓度),即：,KH=1/(ned)称为霍尔元件的灵敏度.,IS为流过霍尔元件的电流，即其工作电流., 确定VH和IS即可求得磁感应强度的量值.,7,2.霍尔元件的附加效应,三. 实验原理,8,三. 实验原理,引线接触电阻,引线不
3、在等势面上,热运动速率分布引起,9,三. 实验原理,根据附加电压随磁场B和电流IH换向而各自呈现的特点“异号法”加以消除。,测量表达式：,10,四. 实验仪器与电路连接图,工作电路 工作电流保持5mA,励磁电路,测量霍尔电压,中心自行设计的 霍尔元件组件,实验仪器,11,四. 实验仪器与电路连接图,12,五. 实验步骤,按电路图连线。 调整工作电流为 IS=5.0 mA。 调整励磁电流 分别为0.40、0.60、0.80、1.00、1.20、1.40、1.60A，分别测出相对应的IS、B换向前后的霍尔电压。 计算B，作 图。,13,六. 数据记录,毫安表量程： mA，分度值： mA /格；,安培表量程： A， 分度值： A/格;,工作电流：Is =5.0mA；霍尔系数：K= mV/（mAT）,14,七.实验注意事项,1. 工作电流不能超过霍尔元件额定电流。 2. 滑线变阻器R1和R2位置不能互相置换，安培表和毫安表位置 不能互相置换。 3. 霍尔元件的工作电流引线与霍尔电压引线不能搞错；霍尔元件的工作电流和电磁铁的励磁电流要分清，否则会烧坏霍尔元件。 4. 为了不使电磁铁过热而受到损害，影响测量的精度，除读取有关数据的短时间内通以励磁电流外，其余时间要断开励磁电流开关。,素材和资料部分来自网络，如有帮助请下载!,