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霍尔效应实验报告

一、实验目的

1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应测量磁场的方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪器。

二、实验原理

霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁

场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应。

设导体的厚度为d，宽度为b，通过的电流为I，磁场强度为B，电

子的电荷量为e，电子的平均定向移动速度为v。则在磁场的作用下，

电子受到洛伦兹力的作用，其大小为F＝evB。

电子会在导体的一侧积累，从而在导体的两侧产生电势差，这个电

势差称为霍尔电压UH。当达到稳定状态时，电子受到的电场力与洛伦

兹力相等，即eEH＝evB，其中EH为霍尔电场强度。

霍尔电场强度EH＝UH／b，所以UH＝EHb＝vBb。

又因为I＝nevbd（n为单位体积内的自由电子数），所以v＝I／

（nebd)。

将v代入UH的表达式中，可得UH＝IB／（ned)，霍尔系数RH

＝1／（ned)，则UH＝RHIB／d。

三、实验仪器

霍尔效应实验仪、特斯拉计、双刀双掷开关、直流电源、毫安表、

伏特表等。

四、实验步骤

1、连接电路

将霍尔效应实验仪的各部分按照电路图连接好，确保连接正确无误。

2、调节磁场

打开特斯拉计，调节磁场强度，使其达到所需的值。

3、测量霍尔电压

接通电源，让电流通过霍尔元件。分别测量不同电流和磁场强度下

的霍尔电压，并记录数据。

4、改变电流方向和磁场方向

重复测量步骤3，以消除副效应的影响。

5、数据处理

根据测量的数据，计算出霍尔系数和载流子浓度。

五、实验数据记录与处理

｜磁场强度B（T）｜电流I（mA）｜霍尔电压UH（mV）｜

｜｜｜｜

｜01｜10｜25｜

｜01｜20｜50｜

｜02｜10｜50｜

｜02｜20｜100｜

根据实验数据，计算霍尔系数RH和载流子浓度n。

以第一组数据为例，UH＝25mV，B＝01T，I＝10mA＝

10×10^－3A，d＝0001m（假设）。

RH＝UHd／（IB)＝25×10^－3×0001／（01×10×10^－3)＝

25×10^－3m^3／C

又因为RH＝1／（ned)，所以n＝1／（RHed)（假设e＝

16×10^－19C）

六、实验误差分析

1、系统误差

实验仪器的精度有限，可能导致测量结果存在一定的误差。

霍尔元件的制作工艺和材料的不均匀性，也会影响实验结果。

2、偶然误差

读数时的人为误差，例如对电表读数的不准确。

实验环境的温度、湿度等因素的变化，可能对实验结果产生一定的

影响。

七、实验注意事项

1、连接电路时，要确保各部分连接牢固，避免接触不良。

2、调节磁场强度时，要缓慢调节，避免磁场强度突变对实验结果

造成影响。

3、测量霍尔电压时，要注意电表的量程，避免超过量程损坏电表。

4、实验结束后，要及时关闭电源，整理好实验仪器。

八、实验结论

通过本次实验，我们了解了霍尔效应的基本原理，掌握了用霍尔效

应测量磁场的方法，并学会了对实验数据的处理和误差分析。实验结

果表明，霍尔电压与电流和磁场强度成正比，通过测量霍尔电压可以

计算出磁场强度和载流子浓度等物理量。在实验过程中，我们要注意

减少误差，提高实验的准确性和可靠性。

总之，霍尔效应实验是一个重要的物理实验，对于我们深入理解电

磁学现象和半导体物理