利用霍爾效應測磁場

#以用霍爾器件來檢測。實驗步驟圖6.17-7測量長直螺線管中心和軸線上的磁場分布1）測量長直螺線管內部中軸線上中心處的磁場1）儀器線路連接如圖圖6.17-7測量長直螺線管中心和軸線上的磁場分布1）測量長直螺線管內部中軸線上中心處的磁場1）儀器線路連接如圖6.17-7所示。Oia>R0O2(a)a號\O}o02a=Raa/kAKa<R0】0。2(C)a"圖6.17-6共軸線圈軸線上的磁場分布預熱和靜態(tài)調零。將霍爾探桿的插頭插入測磁儀面板上的“輸入”插座,打開電源開關，讓儀器預熱3?5min。將儀器后部的開關撥向與“示波器”箭頭相反的方向。將“調零與測量”開關旋至“調零1”,此時毫伏表指針應指在零,若不指零,應調節(jié)“調零1”旋鈕，使指針指零；再將“調零與測量”開關旋到“調零2”，此時毫伏表指針仍應指在零，若偏離零，應調節(jié)“調零2”旋鈕，使指針重新指零。選擇霍爾器件控制電流。將“調零與測量”開關旋到“<1”檔，調節(jié)“霍爾電流”旋鈕，使通入霍爾器件的控制電流I=5.0mA。因為HZ-2型霍爾器件的額定控制電流為15.0mA,所以正?？刂齐娏鲬獮?.0~10.0mA。不等位電勢差的補償。由于霍爾器件的幾何尺寸很小制造過程中很難將輸出極P、Q嚴格焊接在同一等位面上，因此當霍爾器件中通入控制電流I時，即使沒有外界磁場〃，在輸出極P、Q之間也會產生一電勢差V0=Ir式中r是沿MN方向P、Q兩點之間的電阻。V0是由于輸出極P、Q不在同一等位面上產生的,所以稱為不等位電勢差。顯然V0與控制電流I有關。在測量前，必須消除V0。在霍爾器件中通入控制電流I后,將探頭置于無磁場的空間，如果毫伏表上有指示值，表示有V0輸出，應調節(jié)“不等位電勢”旋鈕，使指針重新指零。2）將“交直流轉換”開關旋到“直流6.0V”檔。打開電源開關，調節(jié)“直流微調”旋鈕，使螺線管中通入1.5A的激磁電流。3）根據(jù)探桿上的刻度，將探桿探頭插入到螺線管的中心（螺線管長為32.0cm，有效長度L=30.0cm），此時毫伏表上的讀數(shù)即為霍爾電壓人。記下UH、控制電流I、激磁電流I'霍HH爾器件的靈敏度心。根據(jù)（4）式求出螺線管中心的B（若探桿插入后,UH出現(xiàn)負值，則將螺線管HH兩端接線對調，以改變螺線管內B的方向，思考為什么？）。

增大控制電流(注意：控制電流不得超過10.0mA),重測兩次。因為控制電流不同不等位電勢差V0(=Ir)也不同，所以每次測量前都應把探頭從螺線管中抽出置于無磁場的空間,重新調節(jié)“不等位電勢”旋鈕，使毫伏表指針指零，以便消除v0。(2)測量長直螺線管中軸線上的磁場分布，并驗證B=B/21)以螺線管軸線為X軸，中心處為坐標原點，向左(或向右)為X軸正方向，使探頭由x=0處開始向左移動，每移動2.0cm，記下對應的UH，一直將探頭移動到x=18.0cm處為止，計算出各點對應的B值。［在x=15.0cm左右，UH變化很快，為了準確繪出B(x)曲線，應在Hx=14.5crn，x=15.0cm和x=15.5cm處多測三組數(shù)據(jù)］。在毫米格坐標紙上作出B=B(x)的關系曲線，并與圖6.17-4比較。檢測一對共軸線圈的耦合程度圖6.17-8共軸線圈串聯(lián)將一對共軸線圈串聯(lián)連接；換下長直螺線管，將“交直流轉換”開關旋到直流"10.0V”檔，圖6.17-8共軸線圈串聯(lián)通入1.0A直流電，如圖6.17-8所示。調節(jié)共軸線圈之間的距離，令a=R(R=6.8cm)。以兩線圈的軸線為X軸，a/2處為坐標原點，向左(或向右)作為X軸正方向，使探頭由x=0處開始向左移動，每移動2.0cm，記下對應的UH，一直將探頭移到x=18.0crn處為止。調節(jié)a>R(例如a=16.0cm)，重復步驟3)。調節(jié)a<R(例如a=4.0cm)，重復步驟3)。6)因BOCUH，在毫米格坐標紙上作出上述三種狀態(tài)下的UH=U(x)關系曲線，并與圖10-6比較，從而得出構成亥姆霍茲線圈的條件。測量記錄和數(shù)據(jù)處理(1)測量長直螺線管中心處的磁場長直螺線管每單位長度上的匝數(shù)n=3.6x103m-1實驗用霍爾器件的靈敏度Kh=mVmA^T-1HTOC\o"1-5"\h\z長直螺線管中的激磁電流I‘=A實驗次數(shù)控制電流I(mA)霍爾電壓UH(mV)磁感強度B=Uh/KhI(T)123TOC\o"1-5"\h\z實驗測量值B二T理論計算值B二卩=T00B-B相對誤差E二X100%二B0(2)測量長直螺管中心軸線上的磁場分布，驗證B‘=B/2霍爾器件的控制電流I=mA長直螺線管中的激磁電流I‘=A探頭坐標x(cm)0.0(中心)2.04.06.08.0霍爾電壓UH(mV)磁感強度B=Uh/KhI(T)

10.012.014.014.515.0(口)15.516.018.03)檢測一對共軸線圈的耦合程度霍爾器件的控制電流I=mA共軸線圈的激磁電流I‘=A探頭坐標x(cm)0.0(中心)2.04.06.0霍爾電壓a(6.8cm)=Ra(16.0cm)>RUH(mV)a(4.0cm)<R思考題(1)在用霍爾效應測量長