北京大学物理实验报告：霍尔效应测量磁场(pdf版)
霍尔效应测量磁场实验报告
霍尔效应测量磁场实验报告
本次实验使用霍尔效应测量磁场的方法，通过变化的磁场所产生的霍尔电势差来测定
磁场的强度。
本实验包括两部分，一是以电流为变量，测量霍尔电势与磁场的关系。
二是
以磁场大小为变量，测量霍尔电势随磁场的大小变化。
1.实验器材
霍尔效应测量仪、磁场发生器、数字万用表、导线等。
2.实验步骤
首先，将霍尔效应测量仪接入数字万用表的设置好电流和电压。
然后，将磁场发生器
放置在霍尔效应测量仪的磁场生成端上，并将霍尔效应测量仪的探头放在磁场发生器的磁
场辐射方向，即垂直于磁场方向的位置。
接着，将数字万用表调至电压测量模式，再通过
磁场发生器的旋钮变化磁场强度，记录下每一组数据。
在每组记录前，要等待电流稳定。
3.实验结果
根据实验数据的统计和分析，我们发现灯光颜色对人类的生理和心理都有一定的影响。
灯光颜色不同，可以引发人体机能的不同变化。
光强度越强，越易引发及加剧疲劳感、头
痛等症状。
影响是由光强、光源位置等因素综合起来产生的，所以在使用电脑等长时间需
要盯着屏幕的时候，最好保持一定的光强和光源位置，以降低眼部损伤、疲劳等问题。
通过本次实验，我们得到了霍尔电势与磁场强度之间的函数关系，验证了霍尔效应的
基本原理。
同时，我们还发现在特定的磁场强度下，霍尔电势与电流大小成正比关系。
在
实验过程中，我们也注意到灯光对人的生理和心理健康存在一定的影响，需要注意保持合
适的灯光强度和光源位置。
实验十六 霍尔效应测量磁场_北大物院普物实验报告
±
������������������
=
������ ������������
=
(14.42
±
0.05)mV
⋅
mT−1
⋅
A−1
3. 根据 2 中计算的������������和������������，计算������，并作磁化曲线图
将由
������
=
������������ ������������������������
������������(mV) 32.22 32.19 32.13 32.11 32.09 32.06 32.05 32.04 32.03 32.02 32.01 31.99 31.98 31.97 31.97 31.97
������(mT) 223.4 223.2 222.8 222.7 222.5 222.3 222.3 222.2 222.1 222.1 222.0 221.8 221.8 221.7 221.7 221.7
2
������������������ )
+
������������ (������������������
2
������������������ )
+
������������ (������������������
2
������������������ )
且有σKH = 0.05mV ⋅ mT−1 ⋅ A−1, ������������������ = 0.09mA，σUH = 0.07mV，可得到 ������������ = 5mT
做出������ − ������图线如下：
表格 5
31.96 31.95 31.94 31.92 31.9 31.87 31.83 31.76 31.67 31.51 31.23 30.81 29.77 27.73 23.94 19.00 14.91 11.96 9.68 8.22 7.03 6.08 5.35 4.77 4.25 3.89 3.48 3.16 2.88 2.65 2.43 2.26 1.90 1.57 1.29
霍尔效应测磁场实验报告
实 验 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：一、实验室名称：霍尔效应实验室 二、 实验项目名称：霍尔效应法测磁场 三、实验学时： 四、实验原理：（一）霍耳效应现象将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B 的磁场中，并让薄片平面与磁场方向（如Y 方向）垂直。
如在薄片的横向（X 方向）加一电流强度为H I 的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z 方向将产生一电动势H U 。
如图1所示，这种现象称为霍耳效应，H U 称为霍耳电压。
霍耳发现，霍耳电压H U 与电流强度H I 和磁感应强度B 成正比，与磁场方向薄片的厚度d 反比，即d BI RU H H =（1）式中，比例系数R 称为霍耳系数，对同一材料R 为一常数。
因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d 也是一常数，故d R /常用另一常数K 来表示，有B KI U H H = （2）式中，K 称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。
如果霍耳元件的灵敏度K 知道（一般由实验室给出），再测出电流H I 和霍耳电压H U ，就可根据式HHKI U B =（3）算出磁感应强度B 。
图1 霍耳效应示意图 图2 霍耳效应解释（二）霍耳效应的解释现研究一个长度为l 、宽度为b 、厚度为d 的N 型半导体制成的霍耳元件。
当沿X 方向通以电流H I 后，载流子（对N 型半导体是电子）e 将以平均速度v 沿与电流方向相反的方向运动，在磁感应强度为B 的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为evB f B =方向沿Z 方向。
在B f 的作用下，电荷将在元件沿Z 方向的两端面堆积形成电场H E （见图2），它会对载流子产生一静电力E f ，其大小为H E eE f =方向与洛仑兹力B f 相反，即它是阻止电荷继续堆积的。
当B f 和E f 达到静态平衡后，有E B f f =，即b eU eE evB H H /==，于是电荷堆积的两端面（Z 方向）的电势差为vbB U H = （4）通过的电流H I 可表示为nevbd I H -=式中n 是电子浓度，得nebd I v H-=（5）将式（5）代人式（4）可得nedBI U H H -= 可改写为B KI dBI RU H H H == 该式与式（1）和式（2）一致，neR 1-=就是霍耳系数。
霍尔效应法测磁场实验报告
霍尔效应法测磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、学习用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、掌握霍尔元件的特性和使用方法。
二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中（磁场方向垂直于薄片平面），当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生一个横向电位差，这种现象称为霍尔效应。
这个横向电位差称为霍尔电压，用＄U_H$ 表示。
霍尔电压的大小与电流＄I$、磁感应强度＄B$ 以及薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝ K_H IB$其中，＄K_H$ 称为霍尔系数，它与半导体材料的性质有关。
2、用霍尔效应法测磁场若已知霍尔元件的灵敏度＄K_H$ ，通过测量霍尔电压＄U_H$ 和电流＄I$ ，就可以计算出磁感应强度＄B$ ：＄B ＝＼frac{U_H}｛K_H I}＄三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。
四、实验步骤1、仪器连接（1）将霍尔效应实验仪的各个部件按照说明书正确连接。
（2）将直流电源、毫安表、伏特表等仪器与实验仪连接好。
2、调节仪器（1）调节直流电源的输出电压，使通过霍尔元件的电流达到预定值。
（2）调节特斯拉计，使其归零。
3、测量霍尔电压（1）在不同的磁场强度下，测量霍尔元件两端的电压。
（2）改变电流的方向，再次测量霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的数据记录在表格中，包括电流、磁场强度、霍尔电压等。
五、实验数据及处理1、实验数据记录｜电流（mA）｜磁场强度（T）｜霍尔电压（mV）（正电流）｜霍尔电压（mV）（负电流）｜｜｜｜｜｜｜50|01|256|－258|｜50|02|512|－515|｜50|03|768|－771|｜100|01|512|－515|｜100|02|1024|－1028|｜100|03|1536|－1542|2、数据处理（1）计算每个测量点的平均霍尔电压：＄U_{H平均} ＝＼frac{U_{H正} ＋ U_{H负}｝｛2}＄（2）根据霍尔系数＄K_H$ 和平均霍尔电压、电流计算磁场强度：＄B ＝＼frac{U_{H平均}｝｛K_H I}＄3、绘制曲线以磁场强度为横坐标，霍尔电压为纵坐标，绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
大学物理实验报告系列之霍尔效应大物霍尔效应实验报告.pdf
KH
=
1 ned
（7）
来表示器件的灵敏度， KH 称为霍尔灵敏度
【实验内容】
将实验仪三组双刀开关均投向上方，即 Is 沿 X 方向，B 沿 Z 方向，毫伏表测量 电压为 VAA，。取 Is=2mA，IM = 0.6A，测量 VH 大小及极性，判断样品导电类型。
5、求样品的 RH、n、 和 值。
然后观测其正负。
3
2、若霍尔片的法线与磁场方向和磁场不一致，对测量结果有何影响？ 磁场只有部分分量有作用，也就是实际磁场小于通电电流应产生的磁场。
4
【实验名称】
霍尔效应
【实验目的】
1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2．学习用“对称测量法”消除付效应的影响，测量试样的 VH—IS；和 VH—IM 曲线。 3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
【实验仪器】
霍尔效应实验仪
【实验原理】
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当 带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方 向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。 对于图 1（a）所示的 N 型半导体试样，若在 X 方向通以电流 1s，在 Z 方向加磁场 B， 试样中载流子（电子）将受洛仑兹力
洛仑兹力 eVB相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有
eEH = evB
（2）
其中 EH 为霍尔电场， v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度。 设试样的宽为 b ，厚度为 d ，载流子浓度为 n ，则
Is = nevbd
由（2）、（3）两式可得
VH
=
EHb =
霍尔效应法测磁场的实验报告
霍尔效应法测磁场的实验报告一、实验目的本实验旨在通过霍尔效应法测量不同磁场强度下的霍尔电压，并计算出磁场的大小。
二、实验原理1. 霍尔效应当导体中有电流流过时，如果将另一个垂直于电流方向和导体面的磁场施加在导体上，则会产生一种称为霍尔效应的现象。
该效应表明，在垂直于电流方向和导体面的方向上，将会产生一个电势差，这个电势差就叫做霍尔电压。
2. 磁场大小计算公式根据霍尔效应原理，可以得到计算磁场大小的公式为：B = (VH/IR)×1/K其中，B表示磁场强度；VH表示测得的霍尔电压；I表示通过样品的电流；R表示样品材料的电阻率；K表示霍尔系数。
三、实验器材1. 万用表2. 稳压直流电源3. 磁铁4. 霍尔元件四、实验步骤及数据处理1. 将稳压直流电源接入到霍尔元件上，并设置合适的输出电压和输出电流。
2. 将磁铁放置在霍尔元件的两侧，使磁场垂直于霍尔元件的平面。
3. 测量不同磁场强度下的电压值，并记录数据。
4. 计算出每个电压值对应的磁场大小，并绘制磁场强度与电压之间的关系曲线。
5. 根据实验数据计算出样品材料的电阻率和霍尔系数，并进行比较分析。
五、实验结果分析通过实验测量得到了不同磁场强度下的霍尔电压，根据计算公式可以得到相应的磁场大小。
绘制出了磁场强度与电压之间的关系曲线，可以看出二者呈现线性关系。
通过计算得到样品材料的电阻率和霍尔系数，可以发现不同样品材料具有不同的电阻率和霍尔系数，这也说明了不同材料对于磁场强度的响应程度是不同的。
六、实验结论本次实验通过测量霍尔效应法测量了不同磁场强度下的霍尔电压，并计算出了相应的磁场大小。
通过数据处理得到了样品材料的电阻率和霍尔系数，并进行了比较分析。
实验结果表明，不同材料对于磁场强度的响应程度是不同的，这也为磁场探测提供了一定的参考依据。
用霍尔效应测量磁场实验报告
用霍尔效应测量磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、学会使用霍尔效应测量磁场的方法。
3、掌握霍尔电压的测量和数据处理。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应。
假设导体中的载流子是自由电子，它们在电场 E 和磁场 B 的作用下会受到洛伦兹力 F ＝ e(v×B)，其中 e 为电子电荷量，v 为电子的平均定向移动速度。
当电子受到的洛伦兹力与电场力平衡时，即 e(v×B) ＝ eE，可得 E ＝ v×B。
此时在垂直于电流和磁场的方向上会产生霍尔电场 EH，霍尔电场对电子的作用力与洛伦兹力方向相反。
当霍尔电场对电子的作用力与洛伦兹力相等时，达到稳定状态，此时霍尔电压 VH ＝ EH·b，其中 b为导体在磁场方向上的宽度。
根据霍尔效应的公式：VH ＝ KH·I·B，其中 KH 为霍尔元件的灵敏度，I 为通过霍尔元件的电流，B 为磁场强度。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪，包括霍尔元件、励磁电流源、工作电流源、数字电压表等。
2、特斯拉计，用于测量磁场强度。
四、实验步骤1、连接实验仪器，将霍尔元件插入实验仪的插槽中，确保连接牢固。
2、调节励磁电流源，使磁场强度逐渐增加，同时记录对应的霍尔电压。
3、改变工作电流的方向，重复步骤 2，测量并记录数据。
4、用特斯拉计测量磁场强度，与通过霍尔效应测量得到的结果进行对比。
五、实验数据记录与处理｜励磁电流（A）｜工作电流（mA）｜霍尔电压（mV）｜磁场强度（T）｜｜｜｜｜｜｜05|10|25|01|｜05|20|50|01|｜10|10|50|02|｜10|20|100|02|根据实验数据，绘制霍尔电压与励磁电流、工作电流的关系曲线，并通过线性拟合求出霍尔元件的灵敏度 KH。
六、实验结果分析1、从实验数据可以看出，霍尔电压与励磁电流和工作电流都成正比关系，符合霍尔效应的基本原理。
霍尔效应法测磁场的实验报告
霍尔效应法测磁场的实验报告一、实验目的本实验旨在通过霍尔效应法测量磁场强度，并掌握霍尔效应的基本原理和测量方法。
二、实验原理1. 霍尔效应霍尔效应是指在一个导体中，当有电流通过时，在该导体中产生横向磁场时，将会出现一种电势差，这种现象就称为霍尔效应。
该电势差与磁场强度、电流大小以及材料特性有关。
2. 霍尔元件霍尔元件是利用霍尔效应制造的元器件，它可以将磁场转化为电信号输出。
通常采用n型半导体材料制成，具有高灵敏度和线性度好等特点。
3. 测量方法利用霍尔元件可以测量磁场强度。
首先将待测磁场垂直于霍尔元件所在平面，然后通过调整外加直流电压的大小和方向，使得霍尔元件输出的电势差为零。
此时所加直流电压即为待测磁场强度。
三、实验器材1. 霍尔元件2. 直流稳压电源3. 万用表4. 磁铁5. 铜线四、实验步骤1. 将霍尔元件固定在试验台上，并将其与直流稳压电源和万用表连接好。
2. 将磁铁放置在霍尔元件旁边，调整其位置和方向，使得磁场垂直于霍尔元件所在平面。
3. 通过调整直流稳压电源的输出电压大小和方向，使得万用表读数为零。
此时所加直流电压即为待测磁场强度。
4. 更换不同大小的磁铁，重复以上步骤，记录不同磁场下的电势差和电流值。
五、实验结果分析1. 数据处理根据实验数据计算出不同磁场下的电势差和电流值，并绘制出它们之间的关系图。
通过拟合曲线可以得到待测磁场强度与输出电势差之间的函数关系式。
2. 实验误差分析在实际操作中，由于仪器精度、环境温度等因素的影响，可能会产生一定误差。
此时需要对数据进行处理，并考虑误差来源及其影响程度。
六、实验结论通过本次实验可以得出以下结论：1. 霍尔效应是一种将磁场转化为电信号输出的现象，其电势差与磁场强度、电流大小以及材料特性有关。
2. 利用霍尔元件可以测量磁场强度，通过调整外加直流电压的大小和方向，使得霍尔元件输出的电势差为零，此时所加直流电压即为待测磁场强度。
3. 在实际操作中，需要考虑仪器精度、环境温度等因素对实验结果的影响，并进行误差分析和数据处理。
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霍尔效应测量磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应测量磁场的方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪进行测量和数据处理。
二、实验原理1、霍尔效应当电流 I 沿垂直于磁场 B 的方向通过半导体薄片时，在薄片的垂直于电流和磁场的两侧面之间会产生一个横向电势差 UH，这个现象称为霍尔效应。
UH 称为霍尔电势差。
霍尔电势差的产生是由于运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用。
设半导体薄片中的载流子（假设为电子）的电荷量为 q，平均定向移动速度为 v，薄片的宽度为 b，厚度为 d，则电子受到的洛伦兹力为：F ＝ qvB在洛伦兹力的作用下，电子向一侧偏转，从而在薄片的两侧面之间形成了一个电场E，当电场力与洛伦兹力达到平衡时，电子不再偏转，此时有：qE ＝ qvBE ＝ vB电场强度 E 与电势差 UH 的关系为：E ＝ UH ／ b所以霍尔电势差为：UH ＝ IB ／ nqd其中，n 为载流子浓度。
2、霍尔系数和灵敏度霍尔系数 RH ＝ 1 ／ nq，它反映了材料的霍尔效应特性。
霍尔元件的灵敏度 KH ＝ RH ／ d，表示单位磁感应强度和单位控制电流下的霍尔电势差。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、毫安表、伏特表等。
四、实验内容及步骤1、仪器连接按照实验仪器说明书，将霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表等正确连接。
2、调节磁场打开特斯拉计，调节磁场强度到一定值，并记录下来。
3、测量霍尔电势差（1）保持磁场强度不变，改变电流 I 的大小，测量不同电流下的霍尔电势差 UH，并记录数据。
（2）保持电流 I 不变，改变磁场强度 B 的大小，测量不同磁场强度下的霍尔电势差 UH，并记录数据。
4、数据处理（1）根据测量数据，绘制 UH I 曲线和 UH B 曲线。
（2）通过曲线斜率计算霍尔系数 RH 和灵敏度 KH。
五、实验数据记录与处理1、数据记录｜电流 I （mA) ｜霍尔电势差 UH （mV) ｜磁场强度 B （T) ｜霍尔电势差 UH （mV) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 100 ｜ 500 ｜ 010 ｜ 550 ｜｜ 200 ｜ 1000 ｜ 020 ｜ 1100 ｜｜ 300 ｜ 1500 ｜ 030 ｜ 1650 ｜｜ 400 ｜ 2000 ｜ 040 ｜ 2200 ｜｜ 500 ｜ 2500 ｜ 050 ｜ 2750 ｜2、绘制曲线以电流 I 为横坐标，霍尔电势差 UH 为纵坐标，绘制 UH I 曲线。
用霍尔效应测量磁场的实验报告
用霍尔效应测量磁场的实验报告
实验目的：掌握用霍尔效应测量磁场的方法，并测量出磁场的大小。
实验原理：当一个电流通过一块导体板时，如果与该板垂直方向的磁场发生变化，板上就会产生电势差，即霍尔电压，这就是霍尔效应。
霍尔效应的公式为：VH=B·IB·d，其中VH为霍尔电压，B为磁场大小，IB为电流大小，d为针对霍尔元件的厚度。
实验材料：磁铁、霍尔元件、导线、电流表、电压表、万用表。
实验步骤：
1. 在实验板上固定霍尔元件，并将元件上的三个接头与接线柱连接。
2. 连接电路：电流表与霍尔元件串联，接线柱连接电流源，电源的正电极通过导线连接与霍尔元件的横向端子相接，负极通过导线连接与霍尔元件的竖向端子相接。
3. 调节电流源的纹波电流为零，保证恒流源的输出电流稳定在一个合适的电流值。
4. 将磁铁从霍尔元件上方经过，记录其所在位置和霍尔电压。
5. 依次改变磁铁的位置，记录每个位置的霍尔电压。
6. 将上述实验结果整理，根据霍尔效应公式求出磁场大小B。
实验结果：
磁铁位置（cm）霍尔电压（V）
0 0
1 0.14
2 0.28
3 0.42
4 0.56
公式计算：B=VH÷IB÷d，VH=0.56V，IB=0.5A，d=0.1mm。
B=0.56÷0.5÷0.1=11.2T。
实验结论：通过霍尔效应测量出磁场大小为11.2T。
霍尔效应测量磁场实验报告
实
验
报
告
实验名称霍尔效应测量磁场
专业班级：组别：
姓名：学号：
合作者：日期：
B
图3.4-1N型半导体
图1N型半导体
图2励磁电流与磁感应强度的B-I曲线图
轴方向磁感应强度的分布
0.0 2.0 4.0 6.08.010.015.020.0-43-65-119-189-198-198-193-188图3电磁铁间隙内B-x 曲线图
电磁铁间隙内磁感应强度的y 方向分布（500=B
I mA ，S I =10.00mA
．电磁铁中心处磁感应强度为T 15.1=B 。
图4电磁铁间隙内B-y 曲线图
H eE evB
=霍尔电压H U 的大小为
1S S
H H H I B I B
U E b R ne d d
==
=H R 称为霍尔系数，令1H H R K d ned
=
=，则H H S U K I B
=（3）结合电路图可以判断工作电流流入霍尔元件的方向，通过判断螺线管的绕行方向和励磁电流的流向可以判断电磁铁中的磁感应强度方向，最后结合霍尔电压表头上读数的正负可判断半导体的类型。
（4）若霍尔元件与磁场方向不垂直，则测量出的磁感应强度值减小。
若稍微转动霍尔元件在磁场中的方向，若霍尔电压值变小，则说明霍尔元件表面与磁场方向垂直。
霍尔效应测磁场-实验报告
霍尔效应测磁场-实验报告通过霍尔效应测量磁场创建⼈：系统管理员总分：100实验⽬的通过⽤霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流⼦类型，计算载流⼦的浓度和迁移速度，以及了解霍尔效应测试中的各种副效应及消除⽅法。
实验仪器QS-H霍尔效应组合仪，⼩磁针，测试仪。
霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱，如下图所⽰：测试仪由励磁恒流源IM，样品⼯作恒流源IS，数字电流表，数字毫伏表等组成，仪器⾯板如下图：实验原理1、通过霍尔效应测量磁场霍尔效应装置如图所⽰。
将⼀个半导体薄⽚放在垂直于它的磁场中(B 的⽅向沿z 轴⽅向)，当沿y ⽅向的电极A 、'A 上施加电流I 时，薄⽚内定向移动的载流⼦(设平均速率为u)受到洛伦兹⼒quB =B F 的作⽤。
图1.霍尔效应装置图⽆论载流⼦是负电荷还是正电荷，B F 的⽅向均沿着x ⽅向，在磁⼒的作⽤下，载流⼦发⽣偏移，产⽣电荷积累，从⽽在薄⽚B、'B 两侧产⽣⼀个电位差'BB V ,形成⼀个电场E 。
电场使载流⼦⼜受到⼀个与⽅向相反的电场⼒b qV qE F BB E /'==。
其中b 为薄⽚宽度，EF 随着电荷累积⽽增⼤，当达到稳定状态时B E F F =，即b qV qUB BB /'=这时在B 、'B 两侧建⽴的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B 、'B 称为霍尔电极。
另⼀⽅⾯，射载流⼦浓度为n,薄⽚厚度为d,则电流强度I 与u 的关系为：H R 称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应⼤⼩。
根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。
在应⽤中IB K V H BB ='，式中若I 、H K 已知，只要测出霍尔电压'BB V ，即可算出磁场B 的⼤⼩；并且若知载流⼦类型(n 型半导体多数载流⼦为电⼦，P 型半导体多数载流⼦为空⽳),则由'BB V 的正负可测出磁场⽅向，反之，若已知磁场⽅向，则可判断载流⼦类型。
北京大学物理实验报告：霍尔效应测量磁场(pdf版)
霍尔效应测量磁场【实验目的】(1) 了解霍尔效应的基本原理(2) 学习用霍尔效应测量磁场【仪器用具】仪器名参数电阻箱∅霍尔元件∅导线∅SXG-1B毫特斯拉仪±(1% +0.2mT) PF66B型数字多用表200 mV档±(0.03%+2)DH1718D-2型双路跟踪稳压稳流电源0~32V 0~2A Fluke 15B数字万用表电流档±(1.5%+3)Victor VC9806+数字万用表200 mA档±(0.5%+4)【实验原理】(1)霍尔效应法测量磁场原理若将通有电流的导体至于磁场B之中，磁场B(沿着z轴)垂直于电流I S(沿着x轴)的方向，如图1所示则在导体中垂直于B和I S方向将出现一个横向电位差U H，这个现象称之为霍尔效应。
图 1 霍尔效应示意图若在x方向通以电流I S，在z方向加磁场B，则在y方向A、A′两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场.当载流子所受的横向电场力F E洛伦兹力F B相等时：q(v×B)=qE此时电荷在样品中不再偏转，霍尔电势差就有这个电场建立起来。
N型样品和P型样品中建立起的电场相反，如图1所示，所以霍尔电势差有不同的符号，由此可以判断霍尔元件的导电类型。
设P型样品的载流子浓度为p，宽度为w，厚度为的d。
通过样品电流I S=pqvwd，则空穴速率v=I S/pqwd，有U H=Ew=I H Bpqwd=R HI H Bd=K H I H B其中R H=1/pq称为霍尔系数，K H=R H/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度。
(2)霍尔元件的副效应及其消除方法在实际测量过程中，会伴随一些热磁副效应，这些热磁效应有：埃廷斯豪森效应：由于霍尔片两端的温度差形成的温差电动势U E能斯特效应：热流通过霍尔片在其端会产生电动势U N里吉—勒迪克效应：热流通过霍尔片时两侧会有温度差产生，从而又产生温差电动势U R除此之外还有由于电极不在同一等势面上引起的不等位电势差U0为了消除副效应，在操作时我们需要分别改变IH和B的方向，记录4组电势差的数据当I H正向，B正向时：U1=U H+U0+U E+U N+U R当I H负向，B正向时：U2=−U H−U0−U E+U N+U R当I H负向，B负向时：U3=U H−U0+U E−U N−U R当I H正向，B负向时：U4=−U H+U0−U E−U N−U R取平均值有14(U1−U2+U3−U4)=U H+U E≈U H(3)测量电路图 2 霍尔效应测量磁场电路图霍尔效应的实验电路图如图所示。
大物实验霍尔效应测磁场实验报告
大物实验霍尔效应测磁场实验报告下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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霍尔法测磁场实验报告
一、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和测量磁场的应用。
2. 掌握霍尔元件的结构和工作原理。
3. 学会用霍尔元件测量磁场的强度和分布。
4. 了解实验过程中的注意事项和数据处理方法。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直通过一个置于磁场中的导体或半导体时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生电压差。
这个电压差称为霍尔电压，其大小与电流、磁感应强度和导体（或半导体）的厚度有关。
霍尔电压的计算公式为：\[ U_H = B \cdot I \cdot d \cdot K_H \]其中：- \( U_H \) 为霍尔电压；- \( B \) 为磁感应强度；- \( I \) 为通过导体的电流；- \( d \) 为导体厚度；- \( K_H \) 为霍尔系数，与导体的材料有关。
通过测量霍尔电压，我们可以计算出磁感应强度，从而实现对磁场的测量。
三、实验仪器与设备1. 霍尔效应实验仪2. 直流稳流电源3. 毫伏电压表4. 霍尔元件5. 磁场发生器6. 磁场探测线圈7. 导线四、实验步骤1. 按照实验仪器的说明，连接好电路，确保霍尔元件处于磁场中。
2. 调节直流稳流电源，使通过霍尔元件的电流保持恒定。
3. 打开磁场发生器，产生待测磁场。
4. 读取毫伏电压表的读数，记录霍尔电压。
5. 改变磁场的方向，重复步骤4，记录霍尔电压。
6. 改变磁场的强度，重复步骤4和5，记录霍尔电压。
7. 利用公式 \( B = \frac{U_H}{I \cdot d \cdot K_H} \) 计算磁感应强度。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了不同磁场强度下的霍尔电压数据。
2. 根据霍尔电压和电流、霍尔系数等参数，计算出了相应的磁感应强度。
3. 通过对比实验数据，我们发现霍尔电压与磁感应强度之间存在良好的线性关系。
六、实验讨论1. 实验过程中，霍尔元件的安装位置和角度对实验结果有较大影响。
因此，在实验过程中要确保霍尔元件正确放置。
霍尔效应测磁场实验报告(共7篇)
篇一：霍尔元件测磁场实验报告用霍尔元件测磁场前言：霍耳效应是德国物理学家霍耳（a.h.hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。
由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。
六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。
利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。
由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。
此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。
近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。
在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。
教学目的：1. 了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。
2. 掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。
3. 学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。
教学重难点： 1. 霍尔效应2. 霍尔片载流子类型判定。
实验原理如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中，其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（m、n和p、s），径电极m、n 通以直流电流ih，则在p、s极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。
这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。
图片已关闭显示，点此查看假设霍尔片是由n型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极m、n上通过的电流由m极进入，n极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流is的方向相反为v,运动的载流子在磁场b中要受到洛仑兹力fb的作用，fb=ev×b，电子在fb的作用下，在由n→m运动的过程中，同时要向s极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（p极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差vh，即霍尔电势差。
用霍尔效应测量磁场实验报告
实验名称:用霍尔效应测量磁场
实验目的:
实验仪器:霍尔效应仪、稳流电源、稳压电源、安培表、数字万用表两块、电阻箱实验原理:
霍尔效应原理如图,将通有电流的导体置于磁场B 中,磁场B 垂直与电流H I 的
方向,在导体中垂直于磁场B 方向和H I 方向上会产生一个横向电势差H
U 。
霍
尔电势与通过霍尔元件的电流H I 和磁场强度B 有线性关系B I K U H H H =
霍尔效应装置如图,运用此装置可测量霍尔电流H I 与霍尔电势H U 的关系,测
量励磁电流μI 和磁场强度B 的关系,测量电磁铁磁场沿水平方向的分布
实验操作步骤:
(1) 连接电路如图
(2) 改变霍尔电流H I ,测量霍尔电流H I 与霍尔电势H U 的关系
(3) 改变励磁电流μI ,测量励磁电流μI 和磁场强度B 的关系
(4) 改变霍尔片在磁场中的空间位置,测量电磁铁磁场沿水平方向的分布实验数据记录:
(1)测量霍尔电流H I 与霍尔电势H U 的关系
(2)测量励磁电流μI 和磁场强度B 的关系
(3)测量电磁铁磁场沿水平方向的分布)/(A I H μ=? )/(mA I μ=600
数据处理:(1)测量霍尔电流H I 与霍尔电势H U 的关系
(2)测量励磁电流μI 和磁场强度B 的关系
(3)测量电磁铁磁场沿水平方向的分布。
霍尔效应测磁场实验报告(共7篇)
篇一：霍尔元件测磁场实验报告用霍尔元件测磁场前言：霍耳效应是德国物理学家霍耳（a.h.hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。
由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。
六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。
利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。
由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。
此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。
近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。
在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。
教学目的：1. 了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。
2. 掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。
3. 学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。
教学重难点： 1. 霍尔效应2. 霍尔片载流子类型判定。
实验原理如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中，其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（m、n和p、s），径电极m、n 通以直流电流ih，则在p、s极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。
这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。
图片已关闭显示，点此查看假设霍尔片是由n型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极m、n上通过的电流由m极进入，n极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流is的方向相反为v,运动的载流子在磁场b中要受到洛仑兹力fb的作用，fb=ev×b，电子在fb的作用下，在由n→m运动的过程中，同时要向s极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（p极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差vh，即霍尔电势差。
大学物理磁场测量实验报告
大学物理磁场测量实验报告一、实验目的1、掌握霍尔效应原理，理解霍尔电压与磁场、电流之间的关系。
2、学会使用霍尔效应法测量磁场的磁感应强度。
3、熟悉实验仪器的使用方法，提高实验操作技能。
4、培养分析和处理实验数据的能力，探究实验误差的来源。
二、实验原理1、霍尔效应当电流 I 沿垂直于磁场 B 的方向通过导体时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生横向电场，从而在导体的两端产生电势差，这个现象称为霍尔效应。
霍尔电压 VH 与电流 I、磁感应强度 B 以及导体的厚度d 之间的关系为：VH ＝ KHIB/d其中，KH 为霍尔元件的灵敏度。
2、磁场的测量通过测量霍尔电压 VH、已知的电流 I 和霍尔元件的灵敏度 KH 以及厚度 d，就可以计算出磁感应强度 B：B ＝ VHd/（KH I)三、实验仪器1、霍尔效应实验仪包括霍尔元件、励磁电流源、工作电流源、数字电压表等。
2、特斯拉计用于校准实验仪器所产生的磁场。
四、实验步骤1、仪器连接与预热将霍尔效应实验仪的各个部分正确连接，打开电源，预热 10 15 分钟，使仪器达到稳定工作状态。
2、调整霍尔元件位置将霍尔元件放置在磁场中间，确保其与磁场方向垂直，并通过调节螺丝使其处于最佳位置。
3、测量励磁电流与霍尔电压的关系保持工作电流 I 不变，逐步增大励磁电流 IM，测量对应的霍尔电压VH，记录数据。
4、测量工作电流与霍尔电压的关系保持励磁电流 IM 不变，改变工作电流 I，测量相应的霍尔电压 VH，记录数据。
5、测量不同位置的霍尔电压沿磁场方向移动霍尔元件，测量不同位置处的霍尔电压，观察其变化规律。
6、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中，进行数据处理，计算出相应的磁感应强度 B，并分析误差。
五、实验数据以下是实验中测量得到的数据：｜励磁电流 IM（A）｜霍尔电压 VH（mV）｜工作电流 I（mA）｜霍尔电压 VH（mV）｜位置（cm）｜霍尔电压 VH（mV）｜｜｜｜｜｜｜｜｜05|25|10|50|0|50|｜10|50|15|75|1|48|｜15|75|20|100|2|45|｜20|100|25|125|3|42|六、数据处理1、根据霍尔电压 VH 与励磁电流 IM 的数据，绘制 VH IM 曲线。