大学物理实验课后思考题全解.pdf

实验一霍尔效应及其应用

【预习思考题】

1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率

μ的计算公式，并注明单位。

霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。

2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如

何判断样品的导电类型？

以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定

的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，

反之则为N型。

3．本实验为什么要用3个换向开关？

为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测

量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2

个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位

差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总

之，一共需要3个换向开关。

【分析讨论题】

1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）

测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎

样进行？

若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔

系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强

度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度

B和霍尔器件平面的夹角。

2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个

未知磁场时，测量误差有哪些来源？

误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍

尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的

电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响

等。

实验二声速的测量

【预习思考题】

1.如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要

在系统处于共振的条件下进行声速测定？

答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，

使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达

到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指

示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行

声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处

于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳

状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生

的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成

电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每

一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统

处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波

节的位置，提高测量的准确度。

2.压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间

的相互转换的？

答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压

电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械

应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生

电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加

交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。声

速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料

的逆压电效应，压电陶瓷环片在交变电压作用下，发生纵向

机械振动，在空气中激发超声波，把电信号转变成了声信号。

换能器S2作为声波的接收器是利用了压电材料的压电效应，

空气的振动使压电陶瓷环片发生机械形变，从而产生电场，

把声信号转变成了电信号。

【分析讨论题】

1.为什么接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值

是最大值？

答：两超声换能器间的合成波可近似看成是驻波。其驻波