霍尔效应及两种常见的电磁仪器

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霍尔效应实验报告 (2)

霍尔效应的研究及利用霍尔效应测磁场实验报告指导老师：姓名：学号：实验日期：一、实验目的1、理解霍尔效应的原理，研究霍尔效应的应用；2、掌握DH4501N型三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪的用法;3、利用霍尔效应法测量磁场大小，并且研究亥姆霍兹线圈的磁场分布规律；二、实验仪器DH4501N三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪（仪器由信号源和测试架两大部分组成）A.仪器面板为三大部分，见下图(1) 。

（1）实验仪面板图1、励磁电流I M输出：前面板右侧，三位半数显电流表，显示输出电流值I M（A），直流恒流输出可调，接到测试架的励磁线圈，提供实验用的励磁电流。

2、霍尔片工作电流I S输出：前面板左侧，三位半数显电流表，显示输出电流值I S（mA），直流恒流输出可调，用于提供霍尔片的工作电流。

以上两组直流恒源只能在规定的负载范围内恒流，与之配套的“测试架”上的负载符合要求。

若要作它用时需注意。

提醒：只有在接通负载时，恒流源才有电流输出，数显表上才有相应显示。

3、V H、Vσ测量输入：前面板中部，三位半数显表显示输入值（mV），用于测量霍尔片的霍尔电压V H及霍尔片长度L方向的电压降Vσ。

使用前将两输入端接线柱短路，用调零旋钮调零。

提醒：I S霍尔片工作电流输出端与V H、Vσ测量输入端，连接测试架时，与测试架上对应的接线端子一一对应连接（红接线柱与红接线柱相连，黑接线柱与黑接线柱相连）。

励磁电流I M输出端连接到测试架线圈时，可以选择接单个线圈与双个线圈。

接双个线圈时，将两线圈串联，即一个线圈的黑接线柱与另一线圈的红接线柱相连。

另外两端子接至实验仪的I M端。

4、二个换向开关分别对励磁电流I M，工作电流I S进行正反向换向控制。

5、一个转换开关对霍尔片的霍尔电压V H与霍尔片长度L方向的电压降Vσ测量进行转换控制。

B. DH4501N三维亥姆霍兹线圈磁场测试架图（2）三维亥姆霍兹线圈磁场实验仪测试架本测试架的特点是三维可靠调节，见图（2）。

带电粒子电磁场中运动常见几种仪器

带电粒子在电磁场中运动
例2:如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷q,质量关系：ma=mb＜mc=md，速度关系:υa<υb=υc<υd,进入磁感应强度为B1电场强度为E的速度选择器后，有两个离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定 A 1 A2 A 3 A4 A3 轨迹分别对应什么离子？ A4 B1 A1 A2
4 Bd 4B
电磁流量计
磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其原理可解为：如图-7所示，一块导体接上a、b、c、d四个电极，将导体放在匀强磁场之中，a、b间通以电流I，c、d间就会出现电势差，只要测出 c、d间的电势差U，就可测得B。
霍尔效应（磁强计）
①导体中通过电流时，在运动的电荷为电子，带负电； ②当电子所受电场力与洛仑兹力相等时，导体上、下侧电势差稳定。
B2
带电粒子在电磁场中运动（全国高考）
例4:如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于
它的磁感应强度为B 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明：当磁场不太强时， IB 电势差U，电流I和B的关系为： ,式中的比例系 U K d 数K称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速率为v,电荷量为-e, 问： (1) A __ A (2) F洛=？ (3) UA′A= U时，F电=？ (4)当静电力和洛伦兹力平衡时证明霍尔系数满足： 1 K ne
下发生偏转而聚集到a、b板上，产生电势差。设a、b平行金属板的长度为L，正对面积为S，相距d，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感应强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过a、b 板间时，求： (1)两板间电势差U？ (2)通过R的电流I？ L a d b S

霍尔效应实验报告

霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的sHI V-，MHI V-曲线了解霍尔电势差HV 与霍尔元件控制（工作）电流sI 、励磁电流MI 之间的关系。

3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。

4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。

5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

二．实验原理：1、霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。

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在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。

如右图（1）所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流sI （称为控制电流或工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流sI 相反的X 负向运动。

由于洛伦兹力Lf 的作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。

与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力Ef 的作用。

随着电荷积累量的增加，Ef 增大，当两力大小相等（方向相反）时，L f =-Ef ，则电子积累便达到动态平衡。

这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场H E ，相应的电势差称为霍尔电压HV 。

设电子按均一速度V 向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛伦兹力为Lf =-e V B式中e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。

霍尔效应

【实验题目】霍尔效应【实验目的】1.掌握霍尔效应的原理，霍尔系数和电导率的测量方法2.了解霍尔器件的应用并进一步理解半导体的导电机制。

【实验仪器】样品，磁场部分（直流恒压源），铜-康铜热电偶，数字式电压表测温仪，数字式测量仪表【实验原理】1.半导体内的载流子根据半导体导电理论，半导体内载流子的产生有两种不同的机构：本证激发和杂质电离（1）本征激发半导体材料内共价键上的电子有可能受到热激发后跃迁到导带上，在原共价键上留下一个电子空位——空穴，这个空穴很容易受到邻键上的电子跳过来填补而转移到邻键上。

因此半导体内存在参与导电的两种载流子：电子和空穴。

这种不受外来杂质的影响由半导体本身靠热激发产生电子-空穴的过程，称为本征激发。

（2）杂质电离在纯净的第IV族元素半导体材料中，掺入微量III或V族元素杂质，称为半导体掺杂。

掺杂后的半导体在温室下的导电性能主要由浅杂质决定。

如果硅材料中掺入微量III族元素（B，Al等），这些第III族原子在晶体中取代部分硅原子位置，与周围硅原子组成共价键时，从邻近硅原子价键上夺取一个电子成为负离子，而在邻近失去一个点的硅原子价键上产生一个空穴，这样满带中的电子激发到禁带中的杂质能级上，使硼原子电离成硼离子，而在满带中留下空穴参与导电，这种过程称为在职电离。

产生一个空穴所需的能量称为杂质电离能。

这样的杂质叫受主杂质，由受主杂质电离而提供空穴导电为主的半导体材料称为p型半导体。

当温度较高时，浅受主杂质几乎完全电离，这时价带中的空穴浓度接近受主杂质浓度。

同理，在IV族元素半导体（硅，锗等）中，掺入微量的V族元素，如磷砷等，那么杂质原子与硅原子形成共价键时，多余的一个价电子只受到磷例子的微弱束缚，在温室下这个点子可以脱离束缚使磷原子成为正离子，并向半导体提供一个自由电子。

通常把这种向半导体提供一个自由电子而本身成为正离子的杂质称为施主杂质，以施主杂质电离提供电子导电为主的半导体材料叫做n型半导体。

霍尔效应实验原理

霍尔效应实验原理霍尔效应是指当导电材料被垂直放置于磁场中时，通过该材料的电流产生的横向电场。

这种现象是由美国科学家爱德华·霍尔于1879年首次发现和描述的。

霍尔效应不仅具有重要的理论意义，而且在现代电子技术中应用广泛。

本文将详细介绍霍尔效应实验的原理。

一、实验材料和装置为了进行霍尔效应实验，我们需要准备以下材料和装置：1.霍尔片：它是用于测量电流和磁场之间关系的关键元件。

通常，霍尔片由半导体材料制成，如硅(Si)或镓(Ga)材料。

2.稳定电流源：用于提供一个稳定的电流，将其通过霍尔片。

3.磁场装置：为了产生磁场，可以使用永久磁铁或电磁铁。

4.电压测量仪器：用于测量通过霍尔片的横向电压。

二、实验步骤根据霍尔效应实验原理，我们可以按照以下步骤进行实验：1.将霍尔片固定在一个平面上，以确保其垂直于磁场。

2.将稳定电流源的正极连接到霍尔片的一侧，负极连接到另一侧。

3.调整电流源的电流，通常在毫安级别，以确保电流稳定。

4.打开磁场装置并将其靠近霍尔片，使其产生一个垂直于霍尔片的磁场。

5.使用电压测量仪器测量通过霍尔片的横向电压。

6.重复上述步骤，记录不同电流和磁场条件下的横向电压。

三、实验原理霍尔效应实验的原理基于洛伦兹力和霍尔片中的电子运动。

当电流通过霍尔片时，由于洛伦兹力的作用，电子将受到一个向上的力。

同时，由于霍尔片两侧存在一个电压差（横向电压），电子在霍尔片中会产生一个横向速度。

在磁场作用下，电子被弯曲为一条螺旋线，并偏移到霍尔片的一侧。

由于电子的滞留时间很短，大量电子将聚集在霍尔片的一侧，形成一个电荷分布。

这个电荷堆积会产生电场，这个电场与电荷数量成正比，并与电流方向垂直。

通过使用电压测量仪器测量霍尔片的横向电压，我们可以得到电流和磁场之间的关系。

实验结果通常以霍尔系数（Hall coefficient）表示，其定义为霍尔电压和磁场以及电流的比值。

四、实验应用霍尔效应实验不仅在物理实验中具有重要意义，还广泛应用于现代电子技术领域。

回旋加速器、磁流体发电机、霍尔效应、电磁流量计

稳定时，电子受力平衡
eU h I evB , 则U H Bdv Bd d neS
U H A B I
电解质中运动的 Na离子和Cl 离子受磁场力作用均偏向b侧, 使b 侧离子浓度大于a 侧的离子浓度, 则 NaCl 水溶液中各处电势都相等.
五、质谱仪
1、构造：粒子源照相底片 U 加速电场
三、电磁流量计
1、用途：测量可导电流体（如污水）在管中的流量
（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。 2、模型：横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高分别为图中的 a、b、c，两端与输送液体的管道相连（图中虚线），上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。
b
c a
3、工作原理：
将流量计放在匀强磁场 B中,磁场方向垂直于前后两面。当导电液体（正、负离子）流经该管道时，导体上下表面带电，最终会达到稳定状态（此时上、下表面间的电压即为电源的电动势）。此后的导体流体将在管中做匀速运动，流过管内横截面的流体的体积保持稳定。这时，就可测出：导电液体的流量Q （单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。 B Q 的计算公式： Q = vS = v bc a c b
v0
1
v3
A’
A
A
（1）粒子每次进入狭缝都被电场加速：交变电场的变化周期 = 粒子做圆周运动的周期。
（2）粒子的最大速度和最大动能：
2 m T电场 Bq
粒子的最大半径rm = D形盒的半径：R
m vm R Bq
2 2
qBR vm m
2
A
’
v v v0
4
v3
A’
A
E最大
q B R 2m

霍尔效应实验报告

大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的，曲线了解霍尔电势差与霍尔元件控制（工s H I V -M H I V -H V 作）电流、励磁电流之间的关系。

s I M I 3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。

4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。

5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

如右图（1）所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流（称为控制电s I 流或工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流相反的X 负向运动。

s I 由于洛伦兹力的作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，L f 并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。

与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力的作用。

随着电荷积累量的增加，增大，当E f E f 两力大小相等（方向相反）时，=-，则电子积累便达到动态平衡。

这时在A 、B 两端L f E f 面之间建立的电场称为霍尔电场，相应的电势差称为霍尔电压。

H E H V 设电子按均一速度向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛伦兹力为V =-e BL f V 式中e 为电子电量，为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。

人教版高中物理选修3-1课件：第三章课题研究霍尔效应及两种常见的电磁仪器(共18张PPT)

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磁流体发电机
磁流体发电机的上极板
V
人教版高中物理选修3-1课件：第三章课题研究霍尔效应及两种常见的电磁仪器 (共18 张PPT)
等离子体束射入磁场
磁流体发电机的下极板
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分解动作
v
再先用进进下直以入入向至后磁磁上q保场场下E此解持区区方=时得动的q的向vqv态离离偏B＝U时平子子转/Ud结衡沿在形/=（束原洛成qBv，来伦附dB的）,兹加方力电向作场流过

ff
负电荷向电流反方向移动，故受向下的洛伦兹力
f
长方体导体的下表面
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微观解释
v
v
v
上、下表面就出现
横向电势差
v
v
v
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磁流体发电机
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等离子体束射入磁场
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霍尔效应实验报告

大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的s H I V -，M H I V -曲线了解霍尔电势差H V 与霍尔元件控制（工作）电流s I 、励磁电流M I 之间的关系。

3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。

4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。

5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

如右图（1）所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流s I （称为控制电流或工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流s I 相反的X 负向运动。

由于洛伦兹力L f 的作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。

与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力E f 的作用。

随着电荷积累量的增加，E f 增大，当两力大小相等（方向相反）时，L f =-E f ，则电子积累便达到动态平衡。

这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场H E ，相应的电势差称为霍尔电压H V 。

设电子按均一速度V 向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛伦兹力为L f =-e V B式中e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。

霍尔效应实验报告

大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的s H I V -，M H I V -曲线了解霍尔电势差H V 与霍尔元件控制（工作）电流s I 、励磁电流M I 之间的关系。

3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。

4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。

5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

如右图（1）所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流s I （称为控制电流或工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流s I 相反的X 负向运动。

由于洛伦兹力L f 的作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。

与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力E f 的作用。

随着电荷积累量的增加，E f 增大，当两力大小相等（方向相反）时，L f =-E f ，则电子积累便达到动态平衡。

这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场H E ，相应的电势差称为霍尔电压H V 。

设电子按均一速度V 向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛伦兹力为L f =-e V B式中e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。

有关电磁场的仪器-霍尔效应、电磁流量计、磁流体发电机、电磁炮

有关电磁场的仪器•霍尔效应霍尔效应（Hall effect）是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象嬮电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力嬮通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。

霍尔效应于嬱嬸嬷嬹年由埃德温·赫伯特·霍尔（Edwin Herbert Hall）发现。

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而引起的偏转，所以可以用高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识来进行解释嬮霍尔效应原理的应用常见的有：霍尔元件、磁流体发电机、电磁流量计、磁强计等嬮如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与方向相反的•电磁流量计电磁流量计是根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体（一般为液体）流量的一种仪器，用非磁性材料制成，一般用于测量污水排放量，是霍尔效应的一种应用嬮根据霍尔效应其原理可解释为：如图嬲所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动嬮导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。

当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定嬮由qvB嬽qE嬽q U d可得v嬽U bd流量：Q嬽Sv嬽πd2嬴·UBd嬽πdU嬴B电磁流量计电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）嬮为了简化，假设流量计是如图嬳所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c嬮流量计的两端与输送流体的管道连接（图中虚线）嬮图中流量计的上下两面是金属材料，前后两侧面是绝缘材料嬮现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面嬮当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值嬮已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）•磁流体发电机磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据霍尔效应，用导电流体，例如空气或等离子体，与磁场相对运动而发电的一种设备，所以该模型下的物理题目多会存在外电路嬮磁流体发电技术是一种新型的高效发电方式，由于无需经过机械转换环节，所以也称之为直接发电，燃料利用效率显著提高，用燃料（石油、天然气、煤、核能等）直接加热工作介质，使之在高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动。

高二物理课件霍尔效应及两种常见的电磁仪器

霍尔效应
及两种常见的电磁仪器
dB
引子 h
I
如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流I通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面D间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时， U、I和B间的关系为U＝kBI/d
式中k称为霍尔系数
设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的电量为e，定向移动平均速度
为v。回答下列问题：
• 1、达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势（）下侧面D的电势（填“高于”“低于”或
“等于”）
• 2、电子所受的洛伦兹力的大小为（）
• 3、当导体板上下两侧的电压为U时，电子
所受静电力的大小为（
）
• 4、用n表示导体板的单位体积内的电子数，求霍尔系数K
I
磁流体发电机
磁流体发电机的上极板
V
等离子体束射入磁场
磁流体发电机的下极板
磁流体发电机
等离子体束射入磁场
测速仪原理
刻度为流速的 “伏特表”
v
电解质溶液流过
d
若加上图示方向磁场，则电解质溶液流速不同使伏特表产生不同示数
分解动作
v
再先用进进下直以入入向至后磁磁上q保场场下E此解持区区方=时得动的q的向vqv态离离偏B＝U时平子子转/Ud结衡沿在形/=（束原洛成qBv，来伦附dB的）,兹加方力电向作场流过
内容提要
1、霍尔效应 2 、磁流体发电机 3 、测速仪（电磁流量计）
霍尔效应的概念
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电势差的物理现象。金属的霍尔效应是 1879年被美国物理学家霍尔发现的。

霍尔效应实验报告霍尔效应仿真实验报告

大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的s H I V -，M H I V -曲线了解霍尔电势差H V 与霍尔元件控制（工作）电流s I 、励磁电流M I 之间的关系。

3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。

4、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。

5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

如右图（1）所示，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X 正向通以电流s I （称为控制电流或工作电流），假设载流子为电子（N 型半导体材料），它沿着与电流s I 相反的X 负向运动。

由于洛伦兹力L f 的作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负方向的B 侧偏转，并使B 侧形成电子积累，而相对的A 侧形成正电荷积累。

与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力E f 的作用。

随着电荷积累量的增加，E f 增大，当两力大小相等（方向相反）时，L f =-E f ，则电子积累便达到动态平衡。

这时在A 、B 两端面之间建立的电场称为霍尔电场H E ，相应的电势差称为霍尔电压H V 。

设电子按均一速度V 向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛伦兹力为L f =-e V B式中e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。

20种电磁学仪器高2020届高考物理复习素材电磁流量计质谱仪霍尔效应

现代科技中的应用一、质谱仪质谱仪是用来研究物质同位素的装置。

图为其结构意图。

N 为一离子源，S 1，S 2为加速电场，S 3的下方为一垂直纸面向外的匀强磁场B ，PP'之间另加有电场(PP'实际上就是一个速度选择器)，从PP'无偏转岀来的粒子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，即：由于q ，B ，v 均为定值，则m 大的同位素其圆周运动的半径R 亦大，从而区别出各种同位素，并且测得R 后即可计算出该同位素的离子质量m 。

1.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D 形盒D 1、D 2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )A ．离子由加速器的中心附近进入加速器B ．离子由加速器的边缘进入加速器C ．离子从磁场中获得能量D ．离子从电场中获得能量 2.图是质谱仪工作原理的示意图。

带电粒子a 、b 经电压U 加速(在A 点初速度为零)后，进入磁感应强度为B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S 上的x 1、x 2处。

图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a 、b 所通过的路径，则( )A ．若a 与b 有相同的质量，打在感光板上时，b 的速度比a 大B ．若a 与b 有相同的质量，但a 的电量比b 的电量小C ．若a 与b 有相同的电量，但a 的质量比b 的质量大D ．若a 与b 有相同的电量，但a 的质量比b 的质量小3.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。

质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。

若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。

此离子和质子的质量比约为( )A.11B.12C.121D.144 4.一台质谱仪的工作原理如图所示。

大量的甲、乙两种离子飘入电压为U 0的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L 的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上。

物理实验技术中的磁学实验设备介绍

物理实验技术中的磁学实验设备介绍引言：磁学实验设备在物理学研究中起着重要的作用，它们用于测量和研究磁场的性质和特性。

本文将介绍几种常见的磁学实验设备，包括霍尔效应实验仪、霍尔传感器、霍尔电流传感器以及磁滞回线测量仪。

通过了解这些设备的原理和使用方法，我们可以更好地理解和应用磁场在物理学领域的重要性。

1. 霍尔效应实验仪霍尔效应实验仪是用于测量材料中的霍尔电阻和霍尔系数的仪器。

霍尔效应是指在垂直于电流和磁场方向的方向上，由于载流子偏转而产生的电势差。

通过霍尔效应实验仪，我们可以测量材料在给定磁场中的霍尔电阻和霍尔系数，从而获得有关载流子类型、浓度和迁移率等信息。

2. 霍尔传感器霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，它可以测量磁场的强度和方向。

霍尔传感器通常由霍尔元件、运放放大器和信号处理电路组成。

当磁场作用于霍尔元件时，它会在垂直于电流方向上产生电势差，通过运放放大器和信号处理电路，可以将这个电势差转化成可测量的电压或电流信号。

霍尔传感器在自动控制、导航和磁场测量等领域有着广泛的应用。

3. 霍尔电流传感器霍尔电流传感器是一种用于测量电流的设备，它基于霍尔效应原理，可以将电流转化成电压或电流信号输出。

霍尔电流传感器通常由霍尔元件、运放放大器和信号处理电路组成。

当电流通过霍尔元件时，它会在垂直于电流方向上产生电势差，通过运放放大器和信号处理电路，可以将这个电势差转化成与电流强度成正比的电压或电流信号。

霍尔电流传感器在电力系统、电机控制和电子设备中的电流测量中起着重要的作用。

4. 磁滞回线测量仪磁滞回线是指材料在外加磁场作用下，磁化强度与磁场强度之间的关系曲线。

磁滞回线测量仪是用于测量材料的磁滞回线的设备。

通过磁滞回线测量仪，我们可以研究和分析材料的磁性特性，包括饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度等。

磁滞回线测量仪在材料科学、电子磁场和电机设计等领域具有重要的应用价值。

结语：磁学实验设备在物理学研究中扮演着重要的角色，可以帮助我们测量和研究磁场的性质和特性。

霍尔效应实验原理

霍尔效应实验原理霍尔效应是指当一定电流通过穿过导体的狭缝时，垂直于电流方向的磁场会在导体内部产生一个电势差，这种现象被称为霍尔效应。

霍尔效应不仅可以用于磁场的测量，而且在电子技术中也有广泛的应用。

本文将介绍霍尔效应的实验原理以及相关的实验装置和步骤。

实验原理：根据霍尔效应原理，当穿过导体的电流和磁场垂直时，会在材料两侧产生电势差。

这个电势差被称为霍尔电压，可以用以下公式表示：VH = B × I × RH其中，VH为霍尔电压，B为磁感应强度，I为电流强度，RH为霍尔系数。

实验装置：进行霍尔效应实验需要以下实验装置：1. 磁铁：用于产生稳定的磁场。

2. 霍尔元件：用来测量霍尔电压。

3. 电源：提供恒定的电流。

4. 万用表：用于测量电压和电流值。

实验步骤：1. 准备实验装置并搭建电路。

将霍尔元件放置在实验台上，将磁铁放置在霍尔元件的两侧，以确保磁场垂直于电流方向。

连接电源和万用表，保证电路的闭合。

2. 调节电源的电流值。

根据实验的需求，调节电流值，并确保电流强度恒定。

3. 测量霍尔电压。

使用万用表测量两侧的电压差，即霍尔电压。

注意测量时的仪器误差。

4. 调节磁场强度。

通过调节磁铁的位置和方向，改变磁场的强度，并记录对应的霍尔电压值。

5. 记录实验数据。

根据测量结果，绘制电流和霍尔电压的曲线图，并计算出霍尔系数。

实验注意事项：1. 保持实验环境稳定。

避免外部因素对实验结果的影响，如温度和湿度的变化。

2. 确保电流稳定。

在实验过程中，要确保电流的恒定，以减小误差。

3. 多次实验取平均值。

由于实验中可能存在误差，多次进行实验，并取平均值，以提高实验结果的准确性。

4. 检查仪器精度。

在进行实验前，要确认所使用的仪器的精度符合实验要求。

总结：霍尔效应实验能够直观地展示电流和磁场之间的相互作用，通过测量霍尔电压可以确定磁场的强度。

在实际应用中，霍尔效应被广泛应用于磁场测量、电流传感器、磁传感器等领域。

高二物理霍尔效应及两种常见的电磁仪器

设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的电量为e，定向移动平均速度为v。回答下列问题：
• 1、达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势（）下侧面D的电势（填“高于”“低于”或
“等于”）
• 2、电子所受的洛伦兹力的大小为（） • 3、当导体板上下两侧的电压为U时，电子所受静电力的大小为（） • 4、用n表示导体板的单位体积内的电子数，求霍尔系数K
长方体导体的上表面
通以自左向右的电流
I
v f v
v f v
v f v f f
f
正电荷不移动，不受洛伦兹力
负电荷向电流反方向移动，故受向下的洛伦兹力
长方体导体的下表面
微观解释
v
v
v
上、下表面就出现横向电势差
v v
v
上表面就冗余正电荷这就是对金属导体的霍尔效应的微观解释下表面积聚负电荷
内容提要
1、霍尔效应 2 、磁流体发电机 3 、测速仪（电磁流量计）
霍尔效应的概念
所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电被美国物理学家霍尔发现的。
横向：与I方向和B的方向都垂直的方向
I
B
U
微观解释
加上垂直于长方体导体的前后表面、由后表面指向前表面的匀强磁场
再见
烟雾弹彩色烟雾弹消防演习烟雾弹 xqj452qox 烟雾弹的最基本的用处就是给敌人造成视觉上的障碍，如果用的好的话将对进攻敌人有很大的帮助；烟雾弹也可以用来防守，拖延的时间。我那时的小学教师——朱教师，因把给女性们拿书，所骑直升机与一辆货车追尾，从来过后也没有顾着在那所大二教书了。侥幸的是，朱教师如今已无大碍。之前，对于咱们一帮小鬼不需要顽皮进了随意地步，给朱教师起的外号是“小马”。到如今，我依旧是记得尤其清澈，可对于咱们实际上不愿意舆论为数不多的事了，扯到“小马”，有许多说不出的对于大二的美妙记性。在个性三四年级的眼下这个时候，又来了随机组合教师，他姓沈，于是对于咱们给沈教师的外号为“老沈“。知名村，因刚下过这么容易的雨，路并不是好走。虽然说如此，也反对不到我那时的活动。是怎么来运作的，经达到了好多块麦地，麦子之前开端泛黄，收割的时节行将临近。对我为例，那个路再熟习不达到了。上大二的眼下这个时候，惋惜天天来回走。走在那个熟习的家里，多项种种的点滴涌上了我那时的心头，我那时的思绪开端感觉会有些庞杂。但我很明显，如今不是看为数不多的事的眼下这个时候，由此我又很轻易就苏醒了来到我这里。我需要，我也疑惑，在已往的某某天，我应该有时去回想和回想就现在的情况多的之前与种种，我应该让鄙人有丰富的精力去回味和感。

霍尔效应实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2）实验名称：霍尔效应学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的： 1、了解霍尔效应法测磁感应强度S I 的原理和方法；2、学会用霍尔元件测量通电螺线管轴向磁场分布的基本方法；二、实验仪器：霍尔元件测螺线管轴向磁场装置、多量程电流表2只、电势差计、滑动变阻器、双路直流稳压电源、双刀双掷开关、连接导线15根。

三、实验原理：1、霍尔效应霍尔效应本质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑磁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，这种偏转导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横加电场，即霍尔电场H E .如果H E <0，则说明载流子为电子，则为n 型试样；如果H E >0，则说明载流子为空穴，即为p 型试样。

显然霍尔电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力e H E 与洛仑磁力B v e 相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有：e H E =-B v e其中E H 为霍尔电场，v 是载流子在电流方向上的平均速度。

若试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则 bd v ne I由上面两式可得：dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1 （3）即霍尔电压H V （上下两端之间的电压）与B I S 乘积成正比与试样厚度d 成反比。

比列系数neR H 1=称为霍尔系数，它是反应材料霍尔效应强弱的重要参量。

只要测出H V 以及知道S I 、B 和d 可按下式计算H R :410⨯=BI dV R S H H 2、霍尔系数H R 与其他参量间的关系根据H R 可进一步确定以下参量：（1）由H R 的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。

判别方法是电压为负，H R 为负，样品属于n 型；反之则为p 型。

（2）由H R 求载流子浓度n.即eR n H 1= 这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。