霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场

霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场
四、实验步骤的策划
依据实验参量的因果关系
——形成‚具有‘控制变量法’特征的采集实验数 据‛的实验步骤；
•霍尔效应及其特性研究
按表一要求依次改变螺线管电流：每次改变量 50mA 测出对应的 U H 值
霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场
四、实验步骤的策划
依据实验参量的因果关系
使霍尔元件处于正常工作状态 将霍尔元件放置在长直通电螺线管中(保持螺线管电流不变) 改变霍尔元件在螺线管中的位置，用电压表测量霍尔电压 利用霍尔电压与磁感应强度之间的关系测量B的分布特征
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三、实验系统的构建 主要实验部件 —— 基于问题元素：霍尔元件 霍尔元件 ——半导体元件 电路特征—— V+、V-、OUT
实验内容的关系：
百度文库
——霍尔效应→磁传感器→测量手段→ →测量通电螺线管磁场特性
霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场
二、实验方案的策划 学科原理 ——霍尔电压与工作电流、磁感应强度的关系
半导体
磁场对运动电荷有力的作用—电荷被分离 电场对运动电荷的作用 —与磁力相反 静电力与洛伦磁力的平衡
UH
U H KH I H B
——形成‚具有‘控制变量法’特征的采集实验数 据‛的实验步骤；
•通电螺旋管的磁感应强度的分布
保持激磁电流为 250mA 不变 按照表二要求改变传感器的位置测出对应的 U H 值
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五、实验操作 六、数据处理
•霍尔效应的特性研究
解读表1实验数据所能揭示的学科现象
作 U H I B 图，分析现象特征及计算斜率 依据实验数据运用公式计算霍尔元件的灵敏度
U H KH I H B
mA
工作电源
＋

双刀开关 螺线管
V- V+ OUT
霍尔元件
读数视窗
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四、实验步骤的策划
依据实验原理的依存条件
——形成‚使霍尔元件处于能满足实验原理所要求
的条件‛的实验步骤
霍尔工作电流的调整
U H KB
V 2.50V
V+
——无磁场状态下，使霍尔元件处于标准工作条件； 通过调节霍尔工作电源，使之 U H
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实验 八
——p41
霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场
一、实验任务的定位
研究对象：霍尔元件 、通电螺线管 研究任务： 霍尔效应 、磁场分布特征 任务性质：验证性
霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场
一、实验任务的定位
研究内容： •霍尔效应及其霍尔传感器的特性和应用 •通电螺线管线圈内的磁感应强度的分布
其中1：V+、V- →IH 工作电源 ——4.80～5.20V 其中2：OUT→ UH 电压测量 ——电压表
工作电源
电压表
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三、实验系统的构建 主要实验部件 —— 基于问题元素：磁源 长直螺线管—— 磁源
线圈参数—— L 260.0mm N 3000 激磁电源——激磁电流 电源特性——直流、可调
霍尔磁场——将长直螺线管与激磁电源相连接 霍尔电路—— 由霍尔工作电源供提标准工作2.50V
利用数字式电压表测量霍尔电压
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四、实验步骤的策划
依据实验原理的依存条件
——形成‚使霍尔元件处于能满足实验原理所要求
的条件‛的实验步骤
霍尔元件的定位与调整
使载有霍尔元件的定位杆处于长直螺线管中 ——在长直螺线管中的15.00cm处
K 1 U H I M
……
0
N L
L L2 D2
霍尔效应和霍尔效应法测量螺线管磁场
五、实验操作 六、数据处理 •通电螺旋管的磁感应强度的分布
依据实验数据运用公式计算磁感应强度
U 2.500 U 2 2.500 UH 1 2
……
B
UH K
作 U H I B 图 分析通电螺线管的磁感应强度的分布特征
读数视窗
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四、实验步骤的策划
依据实验原理的依存条件
——形成‚使霍尔元件处于能满足实验原理所要求
的工作条件‛的实验步骤
按要求完成电路的连接与调整
霍尔工作电流电路
霍尔输出测量电路 激磁电流工作电路
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四、实验步骤的策划
电压表 激磁电源
＋
V mV
95A型霍尔传感器：
有限长直通电螺旋管：
B 0 N IB L L L2 D 2
U H KB
灵敏度：K
1
0
N L
L L2 D2
U H I B
UH 磁感应强度： B K
——霍尔效应法测量通电长直螺旋管的磁场
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二、实验方案的策划
实验方法 ——霍尔效应法测量通电长直螺旋管的磁场
激磁电源
D 35.0mm
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三、实验系统的构建 主要实验部件 —— 基于问题元素的关系：测量
工作平台——长直螺线管轴线 工作附件 ——带有刻度的圆柱体测量杆
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三、实验系统的构建 实验部件的组合 ——实验平台的组合 元件定位——使带有刻度的定位杆处于长直螺线管中
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二、实验方案的策划
实验方法 ——霍尔电压与工作电流、磁感应强度的关系
让霍尔元件处于磁场中 使霍尔元件保持一定的工作电流 改变B(IB)的大小，用电压表测量霍尔电压
利用UH与B(IB)的关系分析其现象特征
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二、实验方案的策划 实验原理 ——霍尔电压与工作电流、磁感应强度的关系
原理示意图
其中：U H 霍尔电压； I H 半导体电流； B 磁感应强度；
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二、实验方案的策划 实验原理 ——基于学科原理的实验图式
研究对象：95A型霍尔传感器 工作特征：U H KB
保持IH不变 实验条件： 用有限长直通电螺旋管产生B
用电压表测量UH
UH IB