霍尔效应测量磁场.docx

第三部分基本实验-----霍尔效应法测磁场
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实验四、霍尔效应法测量磁场
美国物理学家霍尔(Hall,EdwinHerbert,1855-1938)于1879年在实验中发现当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的电势差是由于霍尔元件的材料本身不均匀，以及电压输入端引线在制作时不可能绝
对对称地焊接在霍尔片的两侧或者元件内部等势面不规则而产生的附加电势差U。而不U00
的正负随工作电流方向的改变而改变。
2、厄廷豪森效应
在推导霍尔电压表达式时认为载流子的平均速率是v，而实际上，载流子的速率各不相d
同。霍尔电场建立后，速率大于v得载流子所受洛伦兹力大于霍尔电场力；速率小于卩的dd
载流子所受洛伦兹力小于霍尔电场力。结果导致两侧的载流子数目不同，元件的一侧聚集的高速载流子多，与晶格碰撞使该侧温度较高，而另一册则温度较低，结果在两侧产生附加的温差电动势U。载流子所受洛伦兹力的方向与工作电流I和外磁场B的方向有关，所以U
EE
得正负随I或B方向的改变而改变。
3、能斯特效应
给霍尔元件焊接工作电流引线时，由于两端焊点电阻不等，当电流I通过时，在两端产
生温度差，从而形成附加的温差电流，该电流在磁场作用下，形成类似于U的附加电势
H
U。由于附加电流方向由两端温差决定，所以U的正负与工作电流方向无关，随外磁场NN
方向改变而改变。
4、里纪-勒杜克效应
能斯特效应中产生的附加电流的载流子速度不同，因此，也会由于厄廷豪森效应产生温
差电动U，由于附加电流方向与工作电流方向无关，所以，U的正负只随磁场方向的改RR
变而变。
在以上附加电势中，不等位电势U影响最大，三个附加效应的影响均较小。当工作电0
流I和磁场B确定后，实际所测得霍尔片两端的电压U，不仅包括霍尔电压U，还有U、H0
U、U和U。由于附加电压的正负与工作电流流I和磁场B的方向有关，测量时，改ENR
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变I和B的方向，可以消除部分附加电势的影响，这种消除系统误差的方法称为对称测量
法。
设
+B、+I
时，
U=U+U+U+U+U
1H0ENR
-B、+I
时，
U=-U+U-U-U-U
2H0ENR
+B、-I
时，
U=-U-U-U+U+U
3H0ENR
-B、-I
时，
U=U-U+U-U-U
4H0ENR
1
可得：U=(U-U-U+U)-U而一般情况下U比U小得多，可以略去，
H41234EEH
1
即：U一(U-U-U+U)
H41234
实验内容及步骤
将霍尔效应组合实验仪上的励磁的电流调节螺钮和工作电流调节螺钮旋到底。
将励磁电流输出端接入双掷开关K下边的两接线柱上。将霍尔电压输入与K的下边的
13
两接线柱相连，将工作电流输出与K左边的两接线柱相连。
2
将K置于空档，合上K、K，将工作电流调至10mA,测定U的值，(若为UH负值,
312HH
改变K使U为正值)，此时的霍尔电压为剩磁所对应的霍尔电压U。
3HH
合上将励磁电流调I至400mA，改变K、K的掷向可测出4个霍尔电压值
B12
U，U，U，U并记录(注意记录时数据取绝对值)。
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