用霍尔效应测螺线管轴向磁场分布.ppt

用霍尔效应测螺线管轴向磁场分布
华中农业大学理学院应用物理系
物理实验教学中心
基于霍尔效应的霍尔元件可用于测量磁感应强度和电流,在测量技术、自动控制、磁流体发电等科学技术的许多领域中具有广泛应用.
前言
实验任务
——利用霍尔效应测量螺线管内轴线上磁感应强度的分布.
完成这一实验任务,必须做以下工作:
仪器调节(将仪器调节到标准工作状态).
仪器标定(确定霍尔电压与磁感应强度的关系).
测量通电螺线管内轴线上磁感应强度的分布.
关键提示
本实验关键点如下:


:固定位置、改变励磁电流
:固定励磁电流、改变位置
请按以上关键点阅读以下材料。
实验原理
现象——霍尔效应
载流导体薄板处在方向垂直于电流的磁场中时,在垂直于电流和磁场的方向上产生电势差——霍尔电压VH.
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
mA
-
B
mV
又考虑到(n为载流子浓度)
实验原理
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.
实验装置
FD-ICH-II型螺线管磁场测定仪
包括集成霍耳传感器探测棒、螺线管、直流稳压电源、直流稳压电源、数字电压表、双刀和单刀换向开关及导线若干.
实验装置
本实验仪采用SS95A型集成霍尔传感器,内部结构如图:
在零磁场条件下,调节V+、V-所接的电源电压,,传感器工作电流即为标准工作电流.
V为霍尔传感器输出电压
标准工作电流下磁场与霍尔元件输出电压的关系为:
测量时霍尔传感器必须处于标准工作电流下.
V+和V-构成电流输入端
Vout和V-构成电压输出端
V’.
实验内容:仪器调节
一. 需连接以下电路:
连接给螺线管提供励磁电流的电路.
连接给霍尔元件提供工作电流(IS)的电路.
连接输出霍尔电压的电路.
连接外接补偿电压()的电路.
详见下页图示.
实验内容:仪器调节
为螺线管提供励磁电流(流过螺线管的电流),产生磁场.
V+和V- :给霍尔元件提供工作电流
Vout和V- :输出霍尔电压

注意:V+、V-不能接反,否则将损坏元件.

调节霍尔元件工作电流
双刀换向开关K2用于改变励磁电流的方向.
显示励磁电流大小
调节励磁电流
集成霍尔元件
霍尔元件位置读数
显示霍尔元件输出电压.
量程切换
实验内容:仪器调节