一种利用霍尔效应测量螺线管磁场的新方法.pdf

第15 卷 第2 期 五邑大学学报 自然科学版 Vol.15 No.2 2001 年5 月 JOURNAL OF WUYI UNIVERSITY (Natural Science Edition) May 2001 文章编号 1006-7302 200 1 02-0051-06 一种利用霍尔效应 测量螺线管磁场的新方法 段长虹 关小泉 五邑大学 数学物理系 广东 江门 529020 摘要 给出了一种利用霍尔效应测量螺线管磁场的新方法 用数字电压表取代电位差计 等诸多仪器测量霍尔电势差 进而计算出通电长直螺线管内轴向磁场的分布. 实践证明 该方法测量精度高 稳定性好 克服了以往测量方法的缺点 极大地提高了实验精度和 实验效率. 关键词 霍尔效应 霍尔电势差 螺线管磁场 数字电压表 电位差计 中图分类号 O436.1 文献标识码 A 1 问题的提出 通常 用霍尔效应法测定通电长直螺线管内轴向磁场分布的方法是 利用通电后的霍尔元 件在垂直于其电流方向的磁场中将产生霍尔效应的原理 用电位差计测量出螺线管内轴向上各 U 点的霍尔电势差 UH 根据关系式BZ H 就可计算出霍尔元件所处位置的磁感应强度 K I H 0 BZ [1]. 由于公式中K H I 0 为不变量 因此 只要测出UH 就可以计算出磁场BZ . 由于传统的实 验所需仪器设备多 实验繁复 线路复杂 因此测量磁场时耗时过长 难以保证测量条件 如 温度 电流 电压 磁场强度等 稳定不变 导致UH 在实验过程中漂移较大 另外 用电位差 计测量电势差还受到其它仪器精度及条件的限制 如检流计的灵敏度不高 标准电池未经常校 检 各仪器有接触电势差等 这些因素都使得实验结果的准确性 重复性 稳定性较差 误差 较大. 因此 用电位差计测量霍尔电势差的方法有较大的局限性 需要进行改进. 2 实验原理及装置 为了克服上述实验方法的缺点 经过反复试验 我们找到了一种新的测量方法 即用数字 电压表 输入阻抗RV 30 M 取代电位差计等诸多仪器测量UH . 用数字电压表测量UH 的实验装置如图 1 所示 霍尔实验装置的 1 2 端通以控制电流I 0 I 0 20 mA 5 6 端通以励磁电流I B I B 1 A 在霍尔元件 3 4 端产生的UH 由 收稿日期 2000-10-11 作者简介 段长虹 1961- 女 云南剑川人 高级实验师 学士 从事物理实验方面的教学研究. 52 五邑大学学报 自然科学版 年 数字电压表测量出来. 由于伴随着霍尔效应还有4 种副效应的影响 这些副效应与I 0 及I B 的方 向有关 因此 测量时需改变电流I 0 和I B 的方向 分别测出U1H ( I 0 ,I B ) U2 H ( I 0 ,I B ) U3H ( I 0 ,I B ) U4 H ( I 0 ,I B ) 再计算出消除了副效应的影响后的UH . 1 UH ( U1H U2 H U3 H U4 H ) 1 4 按照公式 U