實驗課霍爾效應(yīng)實驗

第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日內(nèi)容介紹1，背景知識2，實驗?zāi)康?，實驗原理4，實驗內(nèi)容5，注意事項6，數(shù)據(jù)記錄7，思考題8，知識拓展9，操作示范第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日霍耳在實驗中發(fā)現(xiàn)：放在磁場中導(dǎo)體塊，當通有電流時，除了電流兩端有電勢差，在與磁場、電流均垂直的方向也有電勢差－這就是霍耳效應(yīng)?；魻栃?yīng)是美國物理學(xué)家霍爾1879年發(fā)現(xiàn)的。ＢＩ一、背景知識第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日一、背景介紹

根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制備的霍爾元件是一種磁傳感器，可將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制.

它具有許多優(yōu)點：結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。2.霍爾效應(yīng)應(yīng)價值。第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日二、實驗?zāi)康模?）了解霍爾效應(yīng)微觀機理。（2）測繪試樣的VH-IS

和VH-IM曲線。第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日IMNfm﹢﹢﹢﹢﹢﹢﹢﹢EHfe1、霍耳效應(yīng)的微觀機理三、實驗原理？第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日設(shè)單位體積內(nèi)載流子數(shù)密度為n，則電流強度為將上式與實驗結(jié)果相比，可知：IMN--------霍爾系數(shù)2、電流強度的微觀機理第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、測繪曲線基本原理實驗證明：霍耳電勢差①

式中K稱作霍耳系數(shù)ＢＩ②式中的的為導(dǎo)體塊順著磁場方向的厚度。

實驗表明：UH與導(dǎo)體塊的寬度b無關(guān)。第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

測量磁場探頭高斯計利用此原理制成高斯計測量外界磁場。探頭用霍爾元件制成，通過測量UH，折算成B。

測量大電流----幾萬安培具體運用的兩個例子：BI用霍爾元件測量大電流周圍的磁場，可推算出動力線中流過的電流I。再由無限長電流I與B之間的關(guān)系可知I。第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日附：本實驗中磁場及測量鐵心磁導(dǎo)率，鐵心面束縛電流線圈中的勵磁電流。

（同向？反向？）

等效螺線管強磁場集中到鐵心內(nèi)部且均勻?。╬182-19.13)由鐵心（或一定的間隙）構(gòu)成的磁力線集中的通路叫磁路。第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日四、實驗內(nèi)容1，熟悉實驗儀器的面板結(jié)構(gòu)，了解各“調(diào)節(jié)”旋鈕的作用和注意事項，正確聯(lián)線。2，接通電源，預(yù)熱5分鐘。3，保持電流IM＝400mA不變，改變電流Is,測量對應(yīng)的霍爾電壓VH，繪制VH-Is曲線。4，保持磁場電流Is＝2.00mA不變，改變電流IM,測量對應(yīng)的霍爾電壓VH，繪制VH-IM曲線。第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日1.熟悉實驗儀器的面板結(jié)構(gòu)，了解各“調(diào)節(jié)”旋鈕的作用和注意事項，正確聯(lián)線。2，接通電源，預(yù)熱5分鐘。第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日3，保持電流IM＝400mA不變，改變電流Is,測量對應(yīng)的霍爾電壓VH，繪制VH-Is曲線。4，保持磁場電流Is＝2.00mA不變，改變電流IM,測量對應(yīng)的霍爾電壓VH，繪制VH-IM曲線。第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日五、注意事項：1.請勿移動霍爾片的位置!2.電流和磁場的正負：(上正下負）閘刀向上合時，電流和磁場的為正。3.儀表穩(wěn)定后方可讀數(shù)。4.Is和IM千萬不可聯(lián)錯。第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日六、數(shù)據(jù)記錄表表一保持電流IM＝400mA不變，改變電流Is測量對應(yīng)的霍爾電壓VH，繪制VH-Is曲線。第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日表二：保持工作電流Is＝2.00mA不變，改變電流IM,測量對應(yīng)的霍爾電壓VH，繪制VH-IM曲線。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日七、思考題1，霍耳電壓是怎樣形成的？答：霍耳效應(yīng)從本質(zhì)上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當帶電粒子（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方向上產(chǎn)生正負電荷的聚積，正負電荷之間的電位差即為霍爾電壓。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日2，如何觀察不等位效應(yīng)？如何消除它？答：這是由于測量霍耳電壓的電極A和A‘位置難以做到在一個理想的等勢面上，因此當有電流通過時，即使不加磁場，也會產(chǎn)生附加的電壓V0

＝ISr，其中r為A、A’所在的兩個等勢面之間的電阻。V0的符號只與電流的方向有關(guān)，與磁場的方向無關(guān)，因此，可以通過改變電流的方向予以消除。

第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日量子霍爾效應(yīng)克利青在1985年獲得了諾貝爾物理獎。八、知識拓展第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日分數(shù)量子霍爾效應(yīng)華裔諾貝爾獲獎?wù)?=崔琦第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日九、示范操作第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日實驗中的負效應(yīng)

在產(chǎn)生霍耳效應(yīng)的同時，因伴隨著各種副效應(yīng)。1.不等勢電壓（電極位置上下不一致）2.熱磁效應(yīng)的直接附加電壓（兩電極電阻不等，發(fā)熱不同）。3.熱磁效應(yīng)的熱效應(yīng)的附加電壓第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日1（1）不等電勢差不等電勢差是由于霍爾元件的材料本身不均勻，以及電壓輸入端引線在制作時不可能絕對對稱地焊接在霍爾片的兩側(cè)，如圖所示。因此，當電流流過霍爾元件時，在電極3、4間也具有電勢差，記為，其方向只隨