霍尔效应实验报告96288.pdf

霍尔效应实验霍尔效应实验一、一、实验目的实验目的1霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2测绘霍尔元件的 VHIs，VHIM曲线，了解霍尔电势差 VH与霍尔元件工作电流 Is，磁场应强度 B 及励磁电流 IM 之间的关系。3学习利用霍尔效应测量磁感应强度 B 及磁场分布。4学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。二、实验仪器二、实验仪器霍尔效应实验仪和测试仪三、实验原理三、实验原理运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起偏转，当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场（霍尔电场），这就是霍尔效应的本质。由于产生霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压不等于真实的 VH值，因此必需设法消除。根据副效应产生的机理，采用电流和磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。具体的做法是 Is 和 B（即 IM）的大小不变，并在设定电流和磁场的正反方向后，依次测量由下面四组不同方向的 Is 和 B（即 IM）时的 V1，V2，V3，V4，1）+Is+BV12）+Is-BV23）-Is-BV34）-Is+BV4然后求它们的代数平均值，可得：VHV1V2V3V44通过对称测量法求得的 VH 误差很小。四、实验步骤1.测量霍尔电压 VH 与工作电流 Is 的关系1）先将 Is，IM都调零，调节中间的霍尔电压表，使其显示为 0mV。2）将霍尔元件移至线圈中心，调节 IM=0.45A，按表中所示进行调节，测量当 IM正(反)向时,IS正向和反向时的 VH值填入表 1，做出 VH-IS曲线。表 1 VH-IS关系测量表 IM=0.45A调节控制电流IS（mA）0.5-1.761.0-3.523.66-3.663.523.591.5-5.265.46-5.465.265.362.0-7.027.30-7.297.037.162.53.03.54.04.5IS正向B 正向B 反向-8.75-10.50-12.27-14.01-15.759.0910.9112.7414.5416.35VH1.82IS反向B 正向（mV）-1.82B 反向1.751.79-9.08-10.90-12.74-14.54-16.358.758.9210.5010.7012.2712.5014.0115.7514.2716.05绝对值平均值VH（mV）2测量霍尔电压 VH与励磁电流 IM的关系1）先将 Is 调节至 4.50mA。2）调节励磁电流 IM如表 2，分别测量霍尔电压 VH值填入表 2 中。3）根据表 2 中所测得的数据，绘出 IMVH曲线表 2VHIM关系测量表IS=4.50mA调节励磁电流IM（A）0.050.100.150.200.250.300.350.400.45ISB 正向-1.48-3.22-5.01-6.79-8.57-10.33-12.14-13.95-15.749.1710.9312.7414.5516.34正向B 反向VH2.033.795.597.38IS反向B 正向B 反向（mV）-2.03-3.79-5.59-7.381.483.223.515.015.306.797.08-9.17-10.92-12.74-14.55-16.338.578.8710.3310.6312.1412.4413.9515.7414.2516.04绝对值平均值VH（mV）1.76五、实验结论五、实验结论1、当霍尔电压保持恒定，改变励磁电流时，测量得到的霍尔电压随励磁电流的增加而增加，通过作图发现二者之间也满足线性关系。2、当励磁电流保持恒定，改变霍尔电流时，测量得到的霍尔电压随霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者之间满足线性关系。六、实验中的注意问题六、实验中的注意问题1、不要带电接线，中间改变电路时，一定要先关闭电源，再连接电路。2、实验完成后要整理实验仪器，先关闭电源，再将电线拆下，捋好后放在实验仪器的右侧。3、作图要使用铅笔，先描点，描点要清晰，然后使用平滑曲线连接各点。七、思考题七、思考题1、实验的原理是什么？答：法拉第电磁感应原理。2、对探测线圈的要求是什么？答：线圈面积要大小合适，太大无法反映各点磁场的情况，太小则感应电压小，不利于测量。3、感应法测磁场为什么不用一般的电压表？答：因为被测量的电压是交流毫伏量级。4、是否能利用本方法测量稳恒磁场？答：不能，因为根据法拉第电磁感应原理静止探测线圈在稳恒磁场中感应电动势为零。