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 VAA H 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 V H 。 dIBR VH H\uf03d (1) 霍尔系数 R H =(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。 V H =K H IB (2) K H ——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 rMLLNIB\uf06d\uf06d210\uf02b\uf03d (3) \uf06d 0 ——真空磁导率;N——励磁线圈的匝数;I M ——线圈中的励磁电流; L 1 ——气隙距离; L 2 ——铁芯磁路平均长度;\uf06d r ——铁芯相对磁导率; 本实验\uf06d r =1500 3、 电磁铁气隙中心的磁场系数 M CH HHMI I KVIBR \uf03d \uf03d (4) R——中心磁场的磁场系数 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 I CH ,I M 值下,调节霍尔元件在气隙里的位置和角度,使霍尔电压 V H 显示的数值最大为止。 1、 I M =200mA,依次改变:I CH =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 V H 的值。 2、 利用开关 k 1 ,k 2 依次改变 I M 与 I CH 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、 I CH =1.00mA,依次改变 I M =100,200,300,400,500,600,700,800mA 测量出对应的霍尔电压 V H 值,