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霍尔效应测量 螺纹管磁场 大学物理实验 物电学院普物教研室 【实验目的】 1、解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VH-Is，VH- IM曲线了解霍尔电势差 VH与霍尔元件控制（工作）电流Is，磁感应强度B及 励磁电流和IM之间的关系。 3、学习利用霍尔效应测量感应强度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。 5、掌握用霍耳元件测量通电螺线管轴向磁场的方法。 6、了解通电长直螺线管轴线上的磁场强度分布。 1、FH2601实验用数字源表 2、FH4512A霍尔效应螺纹管磁场实验仪 【实验仪器】 FH2601实验用数字源表 图5 FH2601实验用数字源表平面图 FH4512A霍尔效应螺旋管实验仪 图4 FH4512A 螺旋管磁场实验仪 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中 受洛仑兹力的作用而引起的偏转。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。 【实验原理 】 1、霍耳元件测磁场原理 霍尔效应原理图 图1 霍尔效应原理 2、用霍耳元件测通电长直螺线管轴向磁感应强度B分布 图3 螺旋管轴线上磁场分析 实验项目 一、研究霍尔效应及霍尔元件特性 1、测量霍尔元件零位（不等位）电势V0 及不等位电阻R0 = V0/Is 2、研究VH与励磁电流IM，工作（控制） 电流Is之间的关系 二、测量螺纹管的磁感应强度B 1、测量螺纹管中心的磁感应强度B 2、测量螺纹管磁感应强度B的分布 【实验内容 】 1、熟悉FH2601三个部分的功能。 a) FH2601数字源表，面板的左边是大电流恒流 源，只能用于螺旋管线包励磁用，严格禁止用 于霍尔片工作电流。 b) FH2601数字源表面板中部是电压检测部分， 用于测量霍尔电压的大小。 c) FH2601数字源表面板右边是霍尔片工作电流源。 2、连线路 首先将二个电流源输出调节到最小。 a) 将霍尔传感器的工作电流端（红色线+、黑色线-）与FH2601的2mA电流输出端相连接。 b) 将霍尔传感器的输出电压（霍尔电压）与FH2601的电压检测输入端相连接。 c) 将螺旋管线包的输入线与FH2601的1A恒流源相连接。 注意以上三组线千万不能接错，以免烧坏元件。确认接线无误后开机。 3、研究霍尔效应与霍尔元件特性 a) 测量霍尔元件的零位（不等位）电势 V0 和不 等电阻 R0 （1）短路之间霍尔电压输入端，调节调零旋纽 使电压表显示00.00mv； （2）断开励磁电流IM。 （3）调节霍尔控制（工作）电流Is =2.00mA，开 关改变霍尔工作电流输入方向分别测出零位霍 尔电压VO1、 ，VO2并计算出不等位电阻。 b)测量霍尔电压 VH 与工作电流Is 的关系将霍尔探测棒移至螺旋管中心，调节IM =1000mA，调节Is =0.500、1.00……、5.00mA（励磁电流为 100.0mA），分别测出其相应的霍尔电压VH 填入表（1）。绘出Is — VH 曲线，验证线形关系。 c)测量霍尔电压 VH 与励磁电流 IM 的关系 霍尔元件仍位于气隙中心，调节 Is =5.00mA ， 调节 IM =50、100、200……1000mA，分别测量霍尔电压 VH 值填入表（2），并绘出 IM - VH 曲线，验证线性关系的范围，分析当IM 达到一定值以后， IM- VH 直线斜率变化的原因。 测量螺旋管中磁感应强度B的分布 a ) 将霍尔控制棒移到螺旋管中间位置（探测棒 上标有标记线），调节IM =1000 mA ，Is =5.00mA，测量相应的VH 。 b) 将霍尔元件从中心向边缘移动每隔10mm选 一个点测出相应的VH ，填入表3。 c)由以上所测 VH 值，由公式VH =KHISB计算 出各点的磁感应强度，并绘出B-X图，显示螺 旋管内B的分布状态。 【思考与讨论 】 1、霍耳效应的定义是什么?用它测磁场的 原理是什么?工作电流IS、螺线管磁场B、 霍耳电势差VH三者方向关系是什么？ 2、与霍耳效应同时产生的副效应是否一定 很小？实验是如何基本消除副效应产生 的附加电势差的？ 再见！