霍尔效应法测量磁场.docx

实验八霍尔效应法测量磁场
【实验目的】
1．了解霍尔器件的工作特性。
2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。
3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。
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、霍磁场，但当这一对共轴线圈的间距不等于半径时，其轴线上的磁场分布将随着距离的改变而改变，可呈现出如图5的a、b、c所示的欠耦合、耦合，过耦合状态，两线圈的磁场耦合度可以通过霍尔器件来测量。
图5

霍尔效应测磁实验仪是利用n型锗（Ge）霍尔器件作为测磁传感器的物理实验仪器，它由以下几部分组成：霍尔测磁传感器，使用四芯屏蔽式耦合电缆，霍尔效应测磁仪以数显形式提供0~800mA的励磁电流、0~10mA的霍尔片工作电流及显示被测量的霍尔电势（后有换档开关）长直螺线管:L=30cm,N=4x9T/cm,R=：D=,N=320匝（每个）
【实验内容】
1．测量螺线管轴线上的磁场
（1）将霍尔测磁传感器电流调至额定值，调整不等位电势，将霍尔输出电压校正至0伏，然后将螺线管电流调至600mA。根据探杆上的刻度，将霍尔器件插入到螺线管中心位置（定为坐标原点），此时mV表上读数即为该点磁感应的霍尔电压值（若探杆插入后，霍尔电压出现负值，可对调螺线管两端的电源极性，以改变螺线管内磁场的方向），将探杆在螺线管中缓慢前移，从探杆上的刻度读出霍尔元件在螺线管中的位置，同时读出相应各点的霍尔电压值，记入表1中。计算磁感应强度B，已知kh=17・7mV[mA•T），
I=5mAo
表1
B(Tx10-2)











x(cm)
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
UH(mV)










B(Tx10-2)











理论值：
长直螺线管中心处的磁感应强度B=卩NI=4兀x10-?T-m-A-1x4x9x100m-=-3T。
0
（2）作出B〜x关系曲线图，验证螺线管端口磁场为中部磁场的1/2。
-30-20-10
0
1020
L(cm)
30
„att(
管口处指示长度约为16cm，由图线可知，当L=16cm时，磁场强度约为中部强度的一半。
2．考查一对共轴线圈的耦合度
（1）将两个共轴线圈串联相接，换下步骤1中的螺线管，调节共轴线圈中的电流为600mA（接线时务必保持两个共轴线圈的磁场方向一致）。
（2）改变共轴线圈间距a,使a=R=，将霍尔器件放置在线圈的中心间距a/2处（定为坐标原点）,记录探杆移动位置x所对应的霍尔电压值，填入表2中。
（3）改变共轴线圈间距a,记录a>R、a<R两种情况下探杆移动位置x所对应的霍尔电压值U，填
H
入表2中。
表2
中间