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浙江理工大学物理实验中心

浙江理工大学物理实验中心. 用霍尔效应法测磁场分布. 霍尔效应法测磁场分布. SQUID( 超导量子隧道干涉仪 ) 器件. 核 磁 共 振 仪. 霍 耳 器 件. 10 -4. 10 -14. 10 -12. 10 -10. 10 -8. 10 -6. 10 -16. 磁场（ T ）. 地球磁场. 心脏磁场. 肺的磁场. 城市噪声. SQUID 噪声. 脑磁场. 胎儿磁场. 霍尔效应是霍尔 24 岁时在美国霍普金斯大学研究生期间，研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。. Edwin Hall （ 1855 ～ 1938 ）.

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  1. 浙江理工大学物理实验中心 用霍尔效应法测磁场分布

  2. 霍尔效应法测磁场分布

  3. SQUID(超导量子隧道干涉仪)器件 核 磁 共 振 仪 霍 耳 器 件 10-4 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-16 磁场（T） 地球磁场 心脏磁场 肺的磁场 城市噪声 SQUID噪声 脑磁场 胎儿磁场

  4. 霍尔效应是霍尔24岁时在美国霍普金斯大学研究生期间，研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。霍尔效应是霍尔24岁时在美国霍普金斯大学研究生期间，研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。 Edwin Hall（1855～1938）

  5. 主要内容 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 数据处理 思考题

  6. 实验目的 • 了解霍尔效应测量磁场的原理 • 学习用“对称测量法”消除副效应的影 响，测试VH-IS和VH-IM曲线 • 测试螺线管内部的B－X磁场分布曲线

  7. mV 磁场中运动载流子 受洛伦兹力作用 B 电荷聚集形成电场 电场力＝洛伦兹力 形成稳定电压VH mA 实验原理 • 霍尔效应 载流导体薄板处在方向垂直于电流的磁场中时，在垂直于电流和磁场的方向上产生电势差 ——霍尔电压VH • 理论分析

  8. 即： —— 确定VH和IS即可求得磁感应强度B. KH——霍尔元件的灵敏度. IS——霍尔元件的电流

  9. 霍尔元件中的附加效应 在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电压叠加的结果。 附加电压：不等位电势V0、爱廷豪森效应VE、能斯脱效应VN和里纪-勒杜克效应VR，它们相应的电压的正负与工作电流IＳ和磁感应强度B的方向有关。

  10. “异号法”消除系统误差 取 +B、+ 测得 取 +B、- 测得 取 – B、+ 测得 取 – B、- 测得 消去 、 和 得 因为 ，

  11. 螺旋管轴线上磁场分析 用霍耳元件测通电长直螺线管轴向磁感应强度B分布

  12. 实验仪器 螺线管 霍尔样品 调节螺丝 双刀双掷开关 霍尔效应测试仪

  13. 实验内容 • 研究霍尔效应及霍尔元件特性 （1）研究— 之间的关系 （2）研究— 之间的关系 • 作图 — ， — • 测量B—X曲线

  14. 数据处理 表1 • 关机前，将“IM调节”、“IS调节”旋钮逆时针旋到底，此时右数显窗读数为“0.000”，切断电源。

  15. 表2

  16. 表3 计算理论值 误差分析

  17. 注意事项 • 仪器应预热10分钟后测量数据. • 实验完毕后，拆除接线前应先将螺线管工作电流调至零，再关闭电源，以防止电感电流突变引起高电压. • 实验完毕后，请逆时针旋转仪器上的三个调节旋钮，使其恢复到起始位置(最小的位置).

  18. 思考题 • 为什么霍尔元件都用半导体材料制成而不用金属材料？ • 为提高霍尔元件的灵敏度你将采用什么办法？ • 本实验怎样消除副作用的影响？

  19. 应用举例 • 位移测量 • 将两块永久磁铁同极相对而置，再将与位移物体相连的霍尔元件置于其中磁感应强度为零处，当霍尔元件与两块磁铁的相对位置发生改变时，霍尔元件的电压就可以反映位移的数值。 • 开关效应 当磁极正对霍尔器件且间距固定时，若中间无铁磁性物质阻挡，磁路畅通，则有霍尔电压；若中间有铁磁性物质阻挡，磁路断，则无霍尔电压。 这种“开关效应”在生活中可以有很多应用。

  20. 收获在于努力！

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