大学物理利用霍尔元件测磁场

1、大学物理实验用霍尔元件测磁场 实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料一、实验目的一、实验目的学习用霍尔元件测量长直螺线管的轴向磁场分布学习用霍尔元件测量长直螺线管的轴向磁场分布了解产生霍尔效应的物理过程了解产生霍尔效应的物理过程学习学习“对称测量法对称测量法”消除负效应的影响，测量消除负效应的影响，测量试样的试样的V VHHI IS S 和和V VHHI I曲线曲线确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内

2、容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料二、实验原理二、实验原理OyzxBIHHIBVK IBnqd1、霍尔电动势、霍尔电动势dHV、样品的导电类型、样品的导电类型P型：空穴导电型：空穴导电，在如图条件下，在如图条件下，点高于点高于N型：电子导电型：电子导电，在如图条件下，在如图条件下，A点高于点高于BvHV:霍尔电动势霍尔电动势:霍尔器件的灵敏度霍尔器件的灵敏度1HRnq:材料的霍尔系数材料的霍尔系数nqdKH1实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料二、实验原理二、实验原理、霍尔元件的参数、霍尔元件的参数（1）迁

3、移率）迁移率vEHKd电导率电导率/nq平均漂移速率平均漂移速率等位面等位面电压端电压端电流端电流端、附加电动势、附加电动势电热（爱廷豪森效应）电热（爱廷豪森效应）温差（能斯特效应里纪勒杜克效应）温差（能斯特效应里纪勒杜克效应）不等电位差（零位误差）不等电位差（零位误差）实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料对称测量法消除副效应对称测量法消除副效应霍尔元件上测得电压是由各种附加效应所产生的附加电压霍尔元件上测得电压是由各种附加效应所产生的附加电压叠加的结果。附加电压包括不等位电势叠加的结果。附加电压包括不等位电势U0

4、（与（与IS有关），有关），爱廷豪森效应爱廷豪森效应UE（与（与IS、B都有关），能斯特效应都有关），能斯特效应UN（与（与B有关）和里纪有关）和里纪勒杜克效应勒杜克效应UR（与（与B有关）有关）二、实验原理二、实验原理实测电压实测电压: U=UH+UE+UN+UR+U0+U（仪器误差）（仪器误差） +Is,+B: U1=UH+UE+UN+UR+U0+U+Is,-B: U2=-UH-UE-UN-UR+U0+U -Is,-B: U3=UH+UE-UN-UR-U0+U -Is,+B: U4=-UH-UE+UN-UR-U0+U对称测量法对称测量法UH=(U1-U2+U3-U4)/4=UH+ U实验目

5、的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料二、实验原理二、实验原理、螺线管的磁场、螺线管的磁场121(coscos)2BnIR1A2A21p12nInIxB实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料三、实验仪器三、实验仪器 TH 型型 测试仪测试仪 S 螺线管磁场H 霍尔效应VH、VO(mv)IS、IM(A)功能切换功能切换SHIS调节调节IM调节调节测量选择测量选择ISIMVH、VO输入输入IS输输出出IM输输出出杭州天科技术实业有限公司杭州天科技术实

6、业有限公司杭州天煌电器设备厂杭州天煌电器设备厂调零调零+-THHTHH霍尔效应实验测试仪霍尔效应实验测试仪励磁电流励磁电流工作电流工作电流实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料三、实验仪器三、实验仪器 THHTHH霍尔效应实验组合仪霍尔效应实验组合仪Is换向换向IM 换向换向VHIs输入输入IM 输入输入电磁铁电磁铁样品样品样品架样品架x y 调节调节实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料VH输出输出实验连线图实验连线图实验目的实验目的 实

7、验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 、测量试样的、测量试样的V VH HI IS S 和和V VHHI I曲线，确定样品的导电类型、曲线，确定样品的导电类型、载流子浓度以及迁移率载流子浓度以及迁移率IS/mAV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is1.001.502.002.503.003.504.00（1 1）实验仪双刀开关倒向）实验仪双刀开关倒向“V VHH”，测试仪功能选择置于，测试仪功能选择置于“V

8、 VH H”IM=0.5A,=0.5A,测绘测绘V VH HI IS S 曲线曲线实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2 2、保持、保持I IS S 的值不变（的值不变（ I IS S = =3.00mA3.00mA），测绘曲线），测绘曲线VHI载流子浓度以及迁移率载流子浓度以及迁移率IM/AV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4 /mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.3000.4000.5000.6000.7000.8

9、00注意记录电磁铁规格数值k，单位为高斯(Gs/A)或特斯拉(T/A, 10kGs/A) ，表示线圈通入1A电流产生磁场强度数值，励磁电流 IM 决定磁场强度的大小：B=k IM实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 （3 3）实验仪双刀开关倒向）实验仪双刀开关倒向“V VOO”，测试仪功能选择置于，测试仪功能选择置于“V Vo o”在零磁场下，在零磁场下，Is=0.2mA,=0.2mA,测量测量V Vo o（实验中不测这一项实验中不测这一项）（）确定样品的导电类型（）确定样品的导

10、电类型( (不做不做) )，并求，并求RH ,HHSV dRI BB kIM， k 0.378T/A，d 510-4m 3.78kGs/A用国际单位计算用国际单位计算实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 x1x2xV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVHB+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.00.00.50.01.00.01.50.02.00.0注意纪录线圈的霍尔灵敏度注意纪录线圈的霍尔灵敏度KH，单位，单位mV/ (mA kGS) 仪器特色仪器特色: :折叠

11、尺的应用折叠尺的应用 B = 1000VH / (KH IS) 、测量螺线管轴线上磁场分布、测量螺线管轴线上磁场分布（ IM=0.600A=0.600A， IS=6.00mA)=6.00mA)实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料五、报告要求五、报告要求2 2、做、做IMVH曲线曲线3 3、做、做ISVH曲线曲线4 4、计算、计算 按国际单位计算按国际单位计算HHSV dRI B5 5、作螺线管轴线上磁场分布曲线、作螺线管轴线上磁场分布曲线1 1、原始数据抄入正文、原始数据抄入正文, ,正确计算正确计算V VHH和和

12、B B6 6、写实验结论与讨论、写实验结论与讨论7 7、回答教材上的问题、回答教材上的问题(1(1、2)2)实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料（1 1）厄廷豪森（）厄廷豪森（Eting hausenEting hausen）效应引起的电势差）效应引起的电势差由于电子实际上并非以同一速度v沿X轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果

13、3、4侧面出现温差，产生温差电动势（）能斯特（）能斯特（NernstNernst）效应引起的电势差）效应引起的电势差 NVNV焊点1、2间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似，该热电流也会在3、4点间形成电势差IBVENV的方向仅与B的方向有关。 七、阅读材料七、阅读材料实验目的实验目的 实验原理实验原理 实验仪器实验仪器 实验内容和步骤实验内容和步骤 报告要求报告要求阅读材料阅读材料RV（）里纪（）里纪勒杜克（勒杜克（RighiLeducRighiLeduc）效应产生的电势差）效应产生的电势差在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不同，一样具有厄廷豪森效应，又会在同，一样具有厄廷豪森效应，又会在3 3、4 4点间形成温点间形成温差电动势差电动势的正负仅与的正负仅与B B的方向有关，而与的方向有关，而与I I的方向无关。的方向无关