700223霍尔效应法测螺线管磁场(实验23)

霍耳效应法测螺线管磁场实验报告

【一】实验目的及实验仪器

实验目的

1.了解和熟悉霍尔效应的重要物理规律

2.熟悉集成霍尔传感器的特性和应用，掌握测试霍尔效应器件的工作特性

3.学习用霍尔效应测量磁场的原理和方法

4.学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布

实验仪器FD-ICH-II 新型螺线管磁场测定仪

【二】实验原理及过程简述

霍尔元件如图4-23-1所示。若电流I流过厚度为d的半导体薄片，且磁场B垂直于该半导体，于是电子流方向由洛伦磁力作用而发生改变，在薄片两个横向面a，b之间应产生电势差，这种现象称为霍尔效应。在与电流I、磁场B垂直方向上产生的电势差称为霍尔电势差，通常用UH 表示。霍尔效应的数学表达式为：

随着科技的发展，新的集成元件不断被研制成功。本实验采用的SS95A型集成霍尔传感器，是一种高灵敏度集成化传感器，它由霍尔元件放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成，测量时输出信号大，并且剩余电压的影响已被消除。SS95A型集成霍尔传感器，他的工作电流已设定被称为标准，工作电流使用传感器时，必须使工作电流处在该标准状态，在实验

室只要在磁感应强度为零条件下调节v

＋v

-

所接的电源电压是输出电压为

2.500伏，则传感器就可处在标准工作状态之下。

当螺线管内有磁场且集成霍尔传感器的标准工作电流时

螺线管是由绕在圆柱面上的导线构成的，对于密绕的螺线管可以看成是一列有共同轴线的圆形线圈的并列组合，因此一个载流长直螺线管轴线上某点的磁感应强度，可以从对各圆电流在轴线上该点所产生的磁感应强度进行积分求和得到，对于一限长的螺线管，在距离两端等远的中心点磁

感应强度为最大，且等于

过程简述

1.装置接线

2.断开开关K2，调节使集成霍尔传感器达到标准化工作状态。

3.测量霍尔传感器的灵敏度

4.测量通电螺线管中的磁场分布

【三】实验数据处理及误差计算：

5让风吹

1.根据实验所测，描绘螺线管中间位置霍尔电势差与螺线管通电电流的关系；

2.求出K/ 和r以及K；

∴K’=0.4169V/A

r=1

3.计算通电螺线管内各处的磁感应强度（见数据记录纸）；

4.描绘通电螺线管内磁感应强度B-x分布图；

5.比较实验值与书上提供的技术指标，计算误差；

【四】实验结果表达：

对测量及计算的最终结果做出定量（定性）的总结，并回答书中对应思考题的问题。

一、实验结果表达

由作图可知霍尔电势差与螺线管通电电流成正比，螺线管内磁感应强度与位置刻度成正比。

二、思考题

1、霍尔电压与哪些量有关？如何测量？

答：激励电流I与电流垂直的磁感应强度，分量b，器件材料，由仪器可测量

2、霍尔元件的灵敏度与哪些量有关？为此应选择哪种材料比较好？

答：主要与原件的材料有关，材料迁移率越高则灵敏度越高，应选择由锑

化钢制成的霍尔软件比较好

3、伴随霍尔电压的产生有哪些附加电压产生？如何消除？

答：有副效应产生的附加电压产生，由于它们与电流和磁场的方向有关，在测量时改变电流或磁场的方向，将各次测得的霍尔电势差取平均就可以基本消除副效应的影响

【五】误差讨论：

针对所计算的误差，详细分析其产生的原因。

1、测量工作电流的电流表的刻度误差

2、测量霍尔元件上厚度d的长度测量仪的测量误差

3、霍尔片本身不均匀，性能上有差异，霍尔片两电压影线没有做到，在同一等位面上引起的误差