实验霍尔效应法测量磁场A.doc

山东大学实验陈诉 2009年 11 月 24 日
姓名 学院 班级
科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法丈量磁场 专业 组别 410
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实验八 霍尔效应法丈量磁场
【实验目的】
1．了解霍尔器件的事情特性。
2．掌握霍尔器件丈量磁场的事情原理。
3．用霍尔器件丈量长直螺线管的磁场漫衍。
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．霍尔器件丈量磁场的原理
mA
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Fm
FH
ve
E
I
EH
UH
d
b
L
1
2
3
4
图1 霍尔效应原理
如图1所示，有－N型半导体质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偏向以速度运动，此电子将受到垂直偏向磁场B的洛仑兹力作用，造成电子在半导体薄片的1测积聚过量的负电荷，2侧积聚过量的正电荷。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、2两侧面将创建起稳定的电压，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丈量并显示出来。
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，通常界说，称为灵敏度。
由和的界说可知，对付一给定的霍耳传感器，和有唯一确定的值，在电流I稳定的情况下，与B有一一对应干系。
2．误差阐发及改造步伐
UH
I
1
2
3
4
5
6
图2
由于系统误差中影响最大的是不等势电势差，下面介绍一种要领可直接消除不等势电势差的影响，不消多次改变B、I偏向。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，可以调治滑动触头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，并且还可以测出不等势电势差的巨细。本霍尔效应测磁仪的霍尔电压丈量部分就采取了这种电路，使得整个实验历程变得较为容易操纵，不外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”。
在丈量历程中，如果操纵不当，使霍尔元件与螺线管磁场不垂直，或霍尔元件中电流与磁场不垂直，也会引入系统误差。
3．载流