实验课霍尔效应实验ppt课件

1、大学物理实验霍尔效应研讨海南大学 物理实验室 内容引见 1，背景知识 2，实验目的 3，实验原理 4，实验内容 5，本卷须知 6，数据记录 7，思索题 8，知识拓展 9，操作示范 霍耳在实验中发现：放在磁场中导体块，当通有电流时，除了电流两端有电势差，在与磁场、电流均垂直的方向也有电势差这就是霍耳效应。 霍尔效应是美国物理学家霍尔霍尔效应是美国物理学家霍尔1879年发现的。年发现的。bdHU一、背景知识dIBKUH一、背景引见 根据霍尔效应原理制备的霍尔元件是一种磁传感器，可将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及任务形状发生变化

2、的时间等，转变成电量来进展检测和控制 . 它具有许多优点：构造结实，体积小，分量轻，寿命长，安装方便，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。2.霍尔效应应价值。霍尔效应应价值。二、实验目的 1了解霍尔效应微观机理。 2测绘试样的VH-IS 和VH-IM曲线。BvefmIMNvfmEHfe1、霍耳效应的微观机理、霍耳效应的微观机理dIBKUH三、实验原理三、实验原理HeEefemffbUEvBHH设单位体积内载流子数密设单位体积内载流子数密度为度为n n，那么电流强度为，那么电流强度为将上式与实验结果将上式与实验结果 bIBKUH相比，可知：相比，可知：nqK1nqvbdI dIBn

3、qUH1bUvBHIMN-霍尔系数霍尔系数2、电流强度的微观机理、电流强度的微观机理3、测绘曲线根本原理、测绘曲线根本原理实验证明：霍耳电势差实验证明：霍耳电势差 dIBKUH 式中式中 K K 称作霍耳系数称作霍耳系数bdHU 式中的的为导体块顺着式中的的为导体块顺着磁场方向的厚度。磁场方向的厚度。实验阐明：实验阐明：UHUH与导体块的与导体块的宽度宽度b b无关。无关。HHIRUbB得丈量磁场丈量磁场探头探头高斯计高斯计 利用此原理制成高斯计丈量外界利用此原理制成高斯计丈量外界磁场。探头用霍尔元件制成，经过磁场。探头用霍尔元件制成，经过丈量丈量 UH UH，折算成，折算成 B B 。丈量大

4、电流丈量大电流-几万安培几万安培详细运用的两个例子：bIBRUUHH由B BI 用霍尔元件丈量大电流周围的磁用霍尔元件丈量大电流周围的磁场，可推算出动力线中流过的电流场，可推算出动力线中流过的电流 I I。BbIBRUUHH求出由再由无限长电流再由无限长电流 I I 与与 B B 之间的关之间的关系可知系可知 I I 。附：本实验中磁场及丈量附：本实验中磁场及丈量铁心磁导率铁心磁导率 ， 1 r 铁心面束缚电流铁心面束缚电流 线圈中的励磁电流。线圈中的励磁电流。 同向？反向？同向？反向？ 等效螺线管等效螺线管强磁场集中到铁心内部且均匀！强磁场集中到铁心内部且均匀！p182-p182-19.13

5、)19.13)由铁心或一由铁心或一定的间隙构成定的间隙构成的磁力线集中的的磁力线集中的通路叫磁路。通路叫磁路。四、实验内容 1，熟习实验仪器的面板构造，了解各“调理旋钮的作用和本卷须知，正确联线。 2，接通电源，预热5分钟。 3，坚持电流IM400mA不变，改动电流Is,丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-Is曲线 。 4，坚持磁场电流Is2.00mA不变，改动电流IM,丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-IM曲线 。1.熟习实验仪器的面板构造，了解各“调理旋钮的作用和本卷须知，正确联线。2，接通电源，预热5分钟。3，坚持电流IM400mA不变，改动电流Is,丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-Is

6、曲线 。4，坚持磁场电流Is2.00mA不变，改动电流IM,丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-IM曲线 。五、本卷须知： 1.请勿挪动霍尔片的位置! 2.电流和磁场的正负：(上正下负 闸刀向上合时，电流和磁场的为正。 3.仪表稳定后方可读数。 4.Is和IM千万不可联错。六、数据记录表表一 坚持电流IM400mA不变，改动电流Is丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-Is曲线 。表二：坚持任务电流Is2.00mA不变，改动电流IM,丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-IM曲线 。七、思索题 1，霍耳电压是怎样构成的？ 答：霍耳效应从本质上讲是运动的带电粒子 在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。当 带

7、电粒子电子或空穴被约束在固体资料 中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向 上产生正负电荷的聚积，正负电荷之间的电 位差即为霍尔电压。 2，如何察看不等位效应？如何消除它？ 答：这是由于丈量霍耳电压的电极A和A位置难以做到在一个理想的等势面上，因此当有电流经过时，即使不加磁场，也会产生附加的电压V0 ISr，其中r为A、A所在的两个等势面之间的电阻。 V0的符号只与电流的方向有关，与磁场的方向无关，因此，可以经过改动电流的方向予以消除。 量子霍尔效应量子霍尔效应克利青在1985年获得了诺贝尔物理奖。八、知识拓展分数量子霍尔效应分数量子霍尔效应华裔诺贝尔获奖者华裔诺贝尔获奖者=崔琦崔琦九、示范操作实验中的负效应 在产生霍耳效应的同时，因伴随着各种副效应。 1.不等势电压电极位置上下不一致 2.热磁效应的直接附加电压两电极电阻不等，发热不同。 3.热磁效应的热效应的附加电压11不等电势差 不等电势差是由于霍尔元件的资料本身不均匀，以及电压输入端引线在制造时不能够绝对对称地焊接在霍尔片的两侧，如