大学物理实验系列——霍尔元件磁场测量讲义.ppt

霍尔元件测磁场霍尔元件测磁场实实 验验 目目 的的1.了解霍尔效应产生的机理和霍尔元件的了解霍尔效应产生的机理和霍尔元件的相关知识。相关知识。2.学会霍尔元件测磁场的方法，测量霍尔学会霍尔元件测磁场的方法，测量霍尔电压与相关的物理量之间的关系曲线。电压与相关的物理量之间的关系曲线。3.学习用学习用“对称测量法对称测量法”消除附加效应的消除附加效应的影响影响。处处在在磁磁场场中中的的载载流流导导体体或或半半导导体体，如如果果磁磁场场方方向向和和电电流流方方向向垂垂直直，则则在在与与磁磁场场和和电电流流都都垂垂直直的的方方向向上上出出现现横横向向电电场场，这这就就是是霍霍尔尔效效应应。所所产产生生的的电电场场称称霍霍尔尔电电场场，相相应应的的电电位位差差称称霍霍尔尔电电压压。产生霍尔效应的载流体称霍尔元件。产生霍尔效应的载流体称霍尔元件。实实 验验 原原 理理ISyABXz霍尔电压霍尔电压霍尔元件灵敏度霍尔元件灵敏度KH 霍尔电压霍尔电压UH、霍尔电流霍尔电流 IS、磁感应强度磁感应强度B 相互垂直。相互垂直。IS、B 有一个改变方向，有一个改变方向，UH 的方向随之改变；的方向随之改变；IS、B 同时改变方向同时改变方向时，时，UH 的方向不变。的方向不变。磁感应强度磁感应强度霍尔电流霍尔电流霍尔元件霍尔元件1.电极位置不对称产生的不等势电势差电极位置不对称产生的不等势电势差U02.热磁效应直接引起的附加电势差热磁效应直接引起的附加电势差UN 以及热磁效应产以及热磁效应产生的温差引起的附加电势差生的温差引起的附加电势差UR （能斯脱能斯脱Nernst效应和纪效应和纪-勒杜克勒杜克Righi-Leduc效应效应）3.温差电效应引起的附加电势差温差电效应引起的附加电势差UE （厄廷豪森厄廷豪森Etinghausen效应效应）U0、UN、UR可以通过改变可以通过改变 IS 或或B 的方向予以消除的方向予以消除与霍尔电压与霍尔电压UH同时存在的附加电压主要有：同时存在的附加电压主要有：附加电压的消除方法附加电压的消除方法保持磁感应强度保持磁感应强度B 和霍尔电流和霍尔电流 IS 大小不变，测量大小不变，测量U +B +IS：U1 =UH+UE+UR+UN+UO +B，-IS：U2=-UH-UE+UR+UN-UO -B，-IS：U3 =UH+UE-UR-UN-UO -B，+IS：U4=-UH-UE-UR-UN+UO霍尔效应实验仪霍尔效应实验仪霍尔电霍尔电流流IS的的输入和输入和换向开换向开关关励磁电励磁电流流IM的的输入和输入和换向开换向开关关电压电压U和和霍尔电压霍尔电压UH的的测量选择开关测量选择开关电磁铁电磁铁标尺标尺改变改变霍尔霍尔元件元件位置位置旋钮旋钮霍尔效应测试仪霍尔效应测试仪数字电流表数字电流表用于励磁电流用于励磁电流IM的电源输出的电源输出数字电压表数字电压表用于霍尔电流用于霍尔电流IS的电源输出的电源输出励磁电流励磁电流IM调节旋钮调节旋钮霍尔电流霍尔电流IS调节旋钮调节旋钮电流电流显示显示选择选择键键电压电压U 霍尔电压霍尔电压UH输入输入 1.测试仪的测试仪的“IM输出输出”不能错接到实验不能错接到实验仪仪的的“IS输入输入”或或“U、UH输出输出”（工作电流或（工作电流或霍尔霍尔电压）开关上，以防烧坏霍尔元件电压）开关上，以防烧坏霍尔元件。2.开机或关机前将开机或关机前将测试仪的测试仪的“IS输出输出”和和“IM输出输出”旋钮逆时针旋到底，使输出电流趋于零。旋钮逆时针旋到底，使输出电流趋于零。在调节在调节IS、IM 两旋钮时一定要注意切换。两旋钮时一定要注意切换。3.工作电流工作电流IS不要超过不要超过2mA。4.实验仪上电磁铁线圈以及实验仪上电磁铁线圈以及霍尔元件上引出霍尔元件上引出的与三个双刀双向开关之间的连线已由厂家接好，的与三个双刀双向开关之间的连线已由厂家接好，不要拆。不要拆。注意事项注意事项实验内容实验内容 1.用消除附加电压的方法，测霍耳元件的用消除附加电压的方法，测霍耳元件的UHIS曲线。曲线。2.用消除附加电压的方法，测电磁铁的励用消除附加电压的方法，测电磁铁的励磁特性磁特性BIM曲线。曲线。3.测电磁铁的磁场分布测电磁铁的磁场分布Bx和和By 曲线曲线（忽略附加电压）。（忽略附加电压）。数据处理方法数据处理方法:作图规则作图规则 p17谢 谢