霍爾效應(yīng)測(cè)量

1、1、解霍爾效應(yīng)原理及霍爾元件有關(guān)參數(shù)的含義和作用。 2、測(cè)繪霍爾元件的VH-Is，VH- IM曲線了解霍爾電勢(shì)差 VH與霍爾元件控制（工作）電流Is，磁感應(yīng)強(qiáng)度B及 勵(lì)磁電流和IM之間的關(guān)系。 3、學(xué)習(xí)利用霍爾效應(yīng)測(cè)量感應(yīng)強(qiáng)度B及磁場(chǎng)分布。 4、學(xué)習(xí)用“對(duì)稱交換測(cè)量法”消除負(fù)效應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。 5、掌握用霍耳元件測(cè)量通電螺線管軸向磁場(chǎng)的方法。 6、了解通電長(zhǎng)直螺線管軸線上的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。1、FH2601實(shí)驗(yàn)用數(shù)字源表2、FH4512A霍爾效應(yīng)螺紋管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀FH2601實(shí)驗(yàn)用數(shù)字源表實(shí)驗(yàn)用數(shù)字源表AFHtech 富陽(yáng)華盛恒流源小電流穩(wěn)壓源、恒流源 實(shí)驗(yàn)用數(shù)字源表直流電壓表、特斯拉計(jì)0.1 、

2、1 恒流源磁場(chǎng)傳感器1輸 出測(cè)量輸入調(diào)零調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)輸 出電 源1、加熱、激勵(lì)用恒流源2、直流電壓表、特斯拉計(jì)3、測(cè)量用穩(wěn)壓源、恒流源圖5 FH2601實(shí)驗(yàn)用數(shù)字源表平面圖FH4512AFH4512A霍爾效應(yīng)螺旋管實(shí)驗(yàn)儀霍爾效應(yīng)螺旋管實(shí)驗(yàn)儀控制電源 輸 入下下上上測(cè)量輸出直流勵(lì)磁輸入Is/Vs輸入 FHtech富陽(yáng)華盛FH4512型螺旋管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀換向下下上上換向下下上上換向1、螺旋管線包2、霍爾傳感器3、移動(dòng)探測(cè)桿5、被測(cè)電壓輸出端4、測(cè)量電壓/電流輸入端6、勵(lì)磁電流輸入端圖4 FH4512A 螺旋管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀 霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中 受洛侖茲力的作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子

3、（電 子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致 在垂直電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷在不同側(cè) 的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)。 1、霍耳元件測(cè)磁場(chǎng)原理霍爾效應(yīng)原理圖L2L1IsfLB-VfEVH磁場(chǎng)方向AXYZd圖1 霍爾效應(yīng)原理 2、用霍耳元件測(cè)通電長(zhǎng)直螺線管軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度B分布XB圖3 螺旋管軸線上磁場(chǎng)分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一、研究霍爾效應(yīng)及霍爾元件特性 1、測(cè)量霍爾元件零位（不等位）電勢(shì)V0 及不等位電阻R0 = V0/Is 2、研究VH與勵(lì)磁電流IM，工作（控制） 電流Is之間的關(guān)系二、測(cè)量螺紋管的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1、測(cè)量螺紋管中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2、測(cè)量螺紋管磁感應(yīng)強(qiáng)度B的分布【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)

4、內(nèi)容 】1、熟悉FH2601三個(gè)部分的功能。a) FH2601數(shù)字源表，面板的左邊是大電流恒流 源，只能用于螺旋管線包勵(lì)磁用，嚴(yán)格禁止用 于霍爾片工作電流。b) FH2601數(shù)字源表面板中部是電壓檢測(cè)部分， 用于測(cè)量霍爾電壓的大小。c) FH2601數(shù)字源表面板右邊是霍爾片工作電流源。2、連線路 首先將二個(gè)電流源輸出調(diào)節(jié)到最小。a) 將霍爾傳感器的工作電流端（紅色線+、黑色線-）與FH2601的2mA電流輸出端相連接。b) 將霍爾傳感器的輸出電壓（霍爾電壓）與FH2601的電壓檢測(cè)輸入端相連接。c) 將螺旋管線包的輸入線與FH2601的1A恒流源相連接。注意以上三組線千萬(wàn)不能接錯(cuò)，以免燒壞元件

5、。確認(rèn)接線無(wú)誤后開機(jī)。3、研究霍爾效應(yīng)與霍爾元件特性a) 測(cè)量霍爾元件的零位（不等位）電勢(shì) V0 和不 等電阻 R0 （1）短路之間霍爾電壓輸入端，調(diào)節(jié)調(diào)零旋紐 使電壓表顯示00.00mv；（2）斷開勵(lì)磁電流IM。（3）調(diào)節(jié)霍爾控制（工作）電流Is =2.00mA，開 關(guān)改變霍爾工作電流輸入方向分別測(cè)出零位霍 爾電壓VO1、 ，VO2并計(jì)算出不等位電阻。 b)測(cè)量霍爾電壓 VH 與工作電流Is 的關(guān)系將霍爾探測(cè)棒移至螺旋管中心，調(diào)節(jié)IM =1000mA，調(diào)節(jié)Is =0.500、1.00、5.00mA（勵(lì)磁電流為 100.0mA），分別測(cè)出其相應(yīng)的霍爾電壓VH 填入表（1）。繪出Is VH 曲線

6、，驗(yàn)證線形關(guān)系。 c)測(cè)量霍爾電壓 VH 與勵(lì)磁電流 IM 的關(guān)系 霍爾元件仍位于氣隙中心，調(diào)節(jié) Is =5.00mA ， 調(diào)節(jié) IM =50、100、2001000mA，分別測(cè)量霍爾電壓 VH 值填入表（2），并繪出 IM - VH 曲線，驗(yàn)證線性關(guān)系的范圍，分析當(dāng)IM 達(dá)到一定值以后， IM- VH 直線斜率變化的原因。測(cè)量螺旋管中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的分布 a ) 將霍爾控制棒移到螺旋管中間位置（探測(cè)棒 上標(biāo)有標(biāo)記線），調(diào)節(jié)IM =1000 mA ，Is =5.00mA，測(cè)量相應(yīng)的VH 。 b) 將霍爾元件從中心向邊緣移動(dòng)每隔10mm選 一個(gè)點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的VH ，填入表3。 c)由以上所測(cè) VH 值，由公式VH =KHISB計(jì)算 出各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并繪出B-X圖，顯示螺 旋管內(nèi)B的分布狀態(tài)。SHHIKVB SHHIKVB 【思考與討論思考與討論 】1、霍耳效