实验14 霍尔元件灵敏度测定及应用_霍尔效应及应用实验

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大学物理实验教案

实验名称： 霍尔元件灵敏度测定及应用

一

目的1、进一步了解霍尔效应；

2、掌握霍尔元件灵敏度及其特性的测量方法。

3、测定电磁铁磁场特性

二

仪器

VAAH电压测量双路恒流电源，SH500霍尔效应实验装置，MR-1磁阻效应实验装置。

三

原理

1、霍尔效应及其霍尔灵敏度

将金属片置于磁场中，让磁场垂直通过薄片平面。沿薄片的纵向通以电流，则在薄片的两侧面会出现微弱的电压。这就是霍尔效应，横向产生的电压叫霍尔电压，符号VH。

VHRHIBd

（1）

霍尔系数RH=（en）-1=C；n为薄片中载流子的浓度，e为电子带电量，d 为薄片的厚度。

VH=KHIB

（2）

KH——霍尔灵敏度，它表示该元件产生霍尔效应的强弱，即在单位磁感应强度B和单位控制电流I时，产生霍尔电压的大小。

2、电磁铁气隙的磁场

本实验利用电磁铁装置产生一个已知的磁场

B0NIL1ML2r

（3）

0——真空磁导率；N——励磁线圈的匝数；IM——线圈中的励磁电流； L1——气隙距离；

L2——铁芯磁路平均长度；r——铁芯相对磁导率； 本实验r =15003、电磁铁气隙中心的磁场系数

KHICHIM

（4）

R——中心磁场的磁场系数 RBIMVH四

教学内容

（一）磁感应强度一定，变化控制电流时霍尔元件灵敏度测定

接好线路，并打开恒流源后面的开关，在一定的ICH，IM值下，调节霍尔元件在气隙里的位置和角度，使霍尔电压VH显示的数值最大为止。

1、IM=200mA，依次改变：ICH=0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00，5.50，6.00，6.50，7.00mA，测量出相应的霍尔电压VH的值。

2、利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向，记录相应的数值。

3、用逐差法处理数据。

（二）控制电流一定，电磁铁气隙中心磁场系数的测定

1、连接线路，调节霍尔元件在气隙里处于垂直与中心位置。

2、ICH=1.00mA，依次改变IM=100，200，300，400，500，600，700，800mA 测量出对应的霍尔电压VH值，并利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向，记录相应的数值。

3、用作图法处理数据。五 教学组织及教学要求

1、教学组织

1、检查学生的预习报告，同时给学生大约10-15分钟的时间熟悉仪器和连接电路。

2、讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生对实验原理的理解和预习情况。

3、讲解实验过程中容易出现的问题、故障及解决方法。

4、随时注意学生的操作过程，及时指导学生实验操作中出现的问题。

2、教学要求

1、正确连接电路。

2、按教学内容所要求的步骤进行实验操作。

六 重点及难点

1、重点

实验原理的理解

2、难点

本实验操作相对容易，不太困难，但实验数据处理容易出错，要注意各物理量单位的换算。

七 实验中容易出现的问题及注意事项

1、仪器有时会出现接触不良问题，具体表现为显示数字一直为0或者数字不稳定，出现这类问题应检查各电路接头是否连接可靠，在一些旧仪器中可能出现换向开关接触不良问题，临时解决办法是多拨动几次，直到数字稳定为止。

3、元件的控制电流ICH最大不能超过30m A，否则将损坏元件。

4、霍尔片很脆，不可受撞击，故实验操作时应小心谨慎，调节时动作应缓慢。

八 实验参考数据

霍尔器件的灵敏度各个不同，具体数据在器件上有标出。

九 实验结果检查方法

1、检查实验内容

（一）中霍尔工作电流在3.50mA处的输出电压与实验内容

（二）中励磁电流700mA处的数据是否接近。

2、数据表中是否出现异常数据

十 课堂实验预习检查项目

1、本实验所用的公式以及公式中各物理量所代表的意义？

2、实验内容

（一）与实验内容

（二）的相同之处与不同之处？

3、注意事项？

十一 思考题

1、为什么每个VH值，均要利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向各测4次后取其绝对平均值？

2、实验中为什么要求调节霍尔元件在气隙中的位置和角度，使霍尔电压VH值显示数值达到最大为止？

3、你对本次实验有何感想、体会或者建议？