霍尔效应测量螺线管磁场实验报告.pdf

华南师范大学 实验报告 学生姓名 学号专 业化学 年级、 班级 课程名称 物理实验 实验项目 用霍尔效应测量螺线 管磁场 实验类型佥证 殳计 综合 实验时间 2012 年 3 月 07 实验指导老师 实验评分 一、 实验目的1 了解霍 尔效应现象掌握其测量磁场的原理。长直通电螺线管轴向磁场分布的方法。2 学会用霍尔效应测量二、实验原理 根据电磁学毕奥萨伐尔定律通电长直螺线管线上中心点的磁 感应强度为：22MDLINB 中心 1 理论计算可得长直螺线管 轴线上两个端面上的磁感应强度为内腔中部磁感应强度的1/2 22MDLIN21B21B 中心端面 2 式中为磁介质的磁导率真 空中的磁导率 卩 04nX-7T m/AN 为螺线管的总匝数 IM 为螺 线管的励磁电流 L 为螺线管的长度 D 为螺线管的平均直径。 三、实验仪器1FB510 型霍尔效应实验仪 2FB510 型霍尔效 应组合实验仪螺线管四、 实验内容和步骤 1.把 FB510 型霍尔效应实验仪与 FB510 型霍尔效应组合实验仪螺线管正 确连接。把励磁电流接到螺线管IM 输入端。把测量探头调13.0cm 处调节恒流源 2节到螺线管轴线中心即刻度尺读数为使 ls4.00mA 按下 VH/Vs 即测 VH 依次调节励磁电流为 IM0500mA 每次改变50mA 依此测量相应的霍尔电压并通 过作图证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比。放置测量探头于螺线管轴线中心即2.13.0cm 刻度处固定励磁电流500mA 调节霍尔工作电流为Is0 .00mA 每次改变0.50mA 测量对应的霍尔电压 VH 通过作图证明霍尔电势差 与霍尔电流成正比。 3. 调节励磁电流为 500mA 调节霍尔电 流为4.00mA 测量螺线管轴线上刻度为 X0.0cm13.0cm 每次移 动 1cm测各位置对应的霍尔电势差。 注意根据仪器设计这时 候对应的二维尺水平移动刻度读数为 13.0cm 处为螺线管轴 线中心 0.0cm 处为螺线管轴线的端面找出霍尔电势差为螺线 管中央一半的数值的刻度位置。与理论值比较计算相对误 差。按给出的霍尔灵敏度作磁场分布 BX 图。 五、 注意事 项 1. 励磁线圈不宜长时间通电否则线圈发热会影响测量结 果。 2. 霍尔元件有一定的温度系数为了减少其自身发热对 测量影响实验时工作电流不允许超过其额定值5mA 建议使 用值 Is04mA 。 图 1 六、 数据处理 IMmA V1mV BISV2mV -BIS V3mV -B-IS V4mV B-IS VH4V4V3V2V1mV 0 3.25 3.24-1.42 -1.42 2.33 50 3.71 2.78 -0.96 -1.89 2.34 100 4.16 2.34 -0.50-2.33 2.33 150 4.61 1.89 -0.05 -2.78 2.33 200 5.07 1.43 0.39 -3.232.53 250 5.53 0.96 0.85 -3.69 2.76 300 5.98 0.53 1.30 -4.14 2.99350 6.43 0.07 1.76 -4.59 3.21 400 6.88 -0.37 2.20 -5.03 3.62 4507.33 -0.82 2.66 -5.49 4.08 500 7.78 -1.26 3.10 -5.93 4.52 图122.533.544.55050100150200250300350400450500IMmAVHmV IsmA V1mV BIS V2mV -BIS V3mV -B-IS V4mV B-ISVH4V4V3V2V1mV 0 092 0.91 0.91 0.90 0.91 0.5 1.78 0.631.19 0.03 0.91 1.00 2.64 0.35 1.46 -0.81 1.32 1.50 3.49 0.08 1.74-1.67 1.75 2.00 4.36 -0.19 2.02 -2.52 2.27 2.50 5.22 -0.45 2.30-3.37 2.84 3.00 6.09 -0.73 2.58 -4.25 3.41 3.50 6.94 -0.99 2.84-5.09 3.97 4.00 7.80 -1.26 3.11 -5.94 4.53 图20.511.522.533.544.5500.511.522.533.54IsmAVHmV X cm V1mVBIS V2mV -BIS V3mV -B-IS V4mV B-IS VH4V4V3V2V1mV 0 5.481.03 0.83 -3.61 2.74 1 6.59 -0.06 1.94 -4.70 3.32 2 7.20 -0.67 2.55-5.32 3.94 3 7.46 -0.93 2.80 -5.57 4.19 4 7.58 -1.05 2.93 -5.70 4.325 7.66 -1.12 3.01 -5.77 4.39 6 7.71 -1.17 3.05 -5.82 4.44 7 7.73-1.18 3.06 -5.84 4.45 8 7.74 -1.20 3.07 -5.85 4.47 9 7.75 -1.19 3.07-5.85 4.47 10 7.75 -1.21 3.08 -5.87 4.48 11 7.77 -1.21 3.10 -5.884.49 12 7.78 -1.23 3.11 -5.90 4.51 13 7.79 -1.24 3.09 -5.90 4.51图32.533.544.51234567891011121314XcmVHmV 六、 思考题 如果螺线管在绕制中单位长度的匝数不相同或绕制不均匀 在实验中会出现什么情况 答可能会出现霍尔电势差与螺线 管内磁感应强度或霍尔电流不成正比例关系。