霍尔效应法测磁场.doc

霍尔效应法测磁场.doc:..实验目的1、测绘霍尔元件的VH-Is,Vh-Im曲线,了解霍尔电势差Vh与霍尔元件工作电流Is,磁感应强度B及励磁电流Im之间的关系。2、 学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。3、 学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。实验内容霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。在半导体中,霍尔效应非常显著,人们把它制成霍尔元件,广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。一、实验原理1、霍尔效应如图1所示,一块长方形导电板,宽为厶厚为d,放于磁感应强度为B的磁场中,当导电板中通以纵向电流/时,在板的侧面3和4之间就呈现岀一定的电势差3/,这一现象称为霍尔效应。霍尔电势差由洛伦兹力引起,设导体板中的载流子电荷为q,其漂移速度为力当导电板通有电流时,定向运动的载流子在磁场中受洛伦兹力Fm=qvB在洛伦兹力的作用下,导体板内的载流子将向板的4端移动,在3、4两侧面上分别积累正、负电荷,从而在3、4之间建立一个电场,其电场强度为E= 。该电场给载流子施L加一个电场力F(,=qE,化与尺“方向相反。化随着3、4上电荷的积累不断增大。当Fe=Fm吋,就达到了动平衡:qE=qvB由以上四式可得乞=皿L将电流的微观表达式/=nqSv=nqLdv代入上式,得霍尔电压为其中,称为霍尔系数。实验中将常数弘记为K,为霍尔元件的灵敏度,其数值表在霍尔d效应实验仪的而板上。/是霍尔元件的控制电流。B是垂直于霍尔元件的磁感应强度。⑷是霍尔输出电压。用霍尔元件测量测长,就是通过测量霍尔电压⑷和控制电流/,利用公式⑴计算出B的值。2、副效应及其消除方法在确定的磁场B和电流/下,实际测岀的电压是霍尔电压与副效应产生的附加电压的代数和。这里采用“对称测量”方法,即改变/和磁场〃的方向来减小副效应的影响。二、实验仪器DH4512系列霍尔效应实验仪四、数据记录1、测量霍尔电压W与霍尔电流人的关系表一固定励磁电流Im=500mA霍耳电流Is(mA)Vi(mV)(+<S+』M)V2(mV)(_【s+/m)V3(mV)(+,S—/m)^(mV)(Ts-Im)匕屮+旳+旳+MI(mv)、测量霍尔电压吟与励磁电流Ai的关系表二固定霍耳电流/s=(mA)Vi(mV)(+/s+?M)V2(mV)(~h+v3(mV)(+/s_/m)仏(mV)(~/s-/m)匕邛|+旳+旳+M