实验八 用霍尔效应法测量磁场
利用霍尔效应测磁场实验报告
利用霍尔效应测磁场实验报告好吧，今天我们来聊聊霍尔效应这个有趣的现象，听起来是不是有点复杂？它和我们的日常生活有着千丝万缕的联系。
霍尔效应啊，就是当电流通过一个导体，导体在磁场中时，会在导体的两侧产生电压，嘿，简直像魔法一样！这种现象的发现可是大大推动了科学技术的发展。
想象一下，如果没有霍尔效应，我们的电子设备可能会失去很多神奇的功能，真是让人捏一把冷汗啊。
在这个实验中，咱们要实际测量一下磁场强度。
准备好了吗？我们需要准备一些材料，比如霍尔元件、一个电流源，还有一个测量电压的仪器。
好吧，这些材料可能听起来有点生涩，但实际上它们都在你生活的周围。
比如说，电池、万用表这些家伙，都是咱们平时用得着的。
想想看，要是在家里用这些材料做实验，是不是感觉自己像个小科学家呢？就是重头戏了，咱们把霍尔元件放进一个均匀的磁场里。
这个磁场可不是随便哪儿都有的，得找个能产生稳定磁场的地方。
许多人可能会问，这磁场到底是什么鬼？简单说就是一种看不见的力场，能够影响带电粒子的运动。
就像你在超市推购物车，推的越快，越容易碰到别人。
磁场也是如此，能把电流中移动的电子“推”到一边，产生一个电压。
然后呢，我们就开始通电，电流通过霍尔元件，嗖的一声，开始测量电压！这时候，我们可以看到一个小指针在仪器上抖动，心里那个激动呀，简直就像在看一场精彩的球赛。
这个电压和磁场的强度之间有个固定的比例关系，真的是个绝妙的公式。
通过这个公式，我们就可以算出磁场的强度，哈哈，简直就像揭开了一个小秘密。
在实验过程中，难免会遇到一些小插曲。
比如说，仪器有时候会出现一些小故障，电流不稳啊，电压不稳定啊，这时候真是让人想捶墙。
不过，别急，科学就是不断实验和调整的过程。
就像生活中的许多事情，遇到困难不要慌，要冷静面对，找到解决问题的方法。
每一次的小失败，都是向成功迈出的一步，真是太有意思了。
实验完成后，咱们可以把结果整理一下，做个简单的分析。
是不是感觉像是在做一道数学题？科学和数学之间的关系就像老友一样，相辅相成。
利用霍尔效应测磁场
（5）
即 ＝ ，测出 值即可求 。
3．霍尔效应与材料性能的关系
根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移
率高、电阻率亦较高）的材料。因
，就金属导体而言，迁移率和电阻率
均很低，而不良导体电阻率虽高，但迁移率极小，因而这两种材料的霍尔系数
都很小，不能用来制造霍尔器件。半导体迁移率高，电阻率适中，是制造霍尔
相等，样品两侧电荷的积累就达 到动态平衡，故有
（1）
（a）
（b）
设试样的宽为b，厚度为d，
图1 霍尔效应实验原理示意图
载流子浓度为n ，则
（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）
（2）
由（1）、（2）两式可得：
（3）
比例系数 RH
1 ne
称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
只要测出 （伏）以及知道 （安）、（高斯）和 （厘米）可按下式计算
（厘米3／库仑）：
（4）
2．霍尔系数与其它参数间的关系
根据 可进一步确定以下参数：
（1）由 的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的
方法是按图1所示的 和 的方向，若测得的
即 点电位高于
点的电位，则 为负，样品属N型；反之则为P型。
1
（２）由RH求载流子浓度n。即 n RH e 。应该指出，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，严格一点，如果考虑载流子
的速度统计分布，需引入 3 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体物理学》）。
8
（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率 。电导率 与载流子浓度 n以及迁移率 之间有如下关系：
【实验目的】
实验八212《亥姆霍兹线圈磁场》实验报告
本试验使用霍尔效应法测磁场，并且本试验使用的仪器有集成霍尔元件，已 经与显示模块联调，直接显示磁场强度。
三、 实验仪器
4501A 型亥姆霍兹线圈磁场实验仪
四、
实验步骤
1、测量载流圆线圈轴线上磁场的分布 （1）仪器使用前，请先开机预热 10min 接好电路，调零。 （2）调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为 I=200mA，以圆电
七、 思考题
①单线圈轴线上磁场的分布规律如何？亥姆霍兹线圈是怎样组成的？其基 本条件有哪些？它的磁场分布特点又是怎样的？ 答：单线圈轴线上磁场分布规律和亥姆霍兹线圈磁场分布见上文图例。亥 姆霍兹线圈由励磁线圈架部分和磁场测量仪部分组成， 基本条件是两个相同线圈 彼此平行且共轴，使线圈上通以同方向电流 I。可得到理论计算证明：线圈间距 a 等于线圈半径 R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内 是均匀的。
流线圈中心为坐标原点，每隔 10.00mm 测一个 Bmax 值，测量过程中注意保持励 磁电流值不变，记录数据并作出磁场分布曲线图。 2、测量亥姆霍兹线圈轴上磁场分布 （1）关掉电源，把磁场实验仪的两组线圈串联起来（注意极性不要接反）， 接到磁场测试仪的输出端钮，调零。 （2）调节磁场实验仪的输出功率，使励磁电流有效值为 I=200A，以圆电流 线圈中心为坐标原点，每隔 10.00mm 测一个 Bmax 值，测量过程中注意保持励磁 电流值不变，记录数据并作出磁场分布曲线图。
3
2
式中：Ｎ＝500 匝，线圈有效半径为 105mm，I=200mA，两线圈中心间距为 105mm。圆电流线圈轴上磁场分布如下表所示。 坐标值/mm -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 实验 B 值/mT 0.381 0.428 0.471 0.507 0.538 0.557 0.563 0.553 0.530 0.494 0.456 0.414 0.367 可画出交叠图如图所示。 理论 B 值/mT 0.3917 0.4404 0.4883 0.5320 0.5672 0.5903 0.5984 0.5903 0.5672 0.5320 0.4883 0.4404 0.3917 偏差/mT 0.0107 0.0124 0.0173 0.0250 0.0292 0.0333 0.0253 0.0373 0.0372 0.0380 0.0323 0.0264 0.0247
霍尔效应测磁场-实验报告
V B
'C
(mV
)
=
◆ (不计分)样品导电类型=
◆ (不计分)霍尔系数 RH(单位：103cm3 / c )=
◆ (10 分)样品电导率 σ(s/m)=
◆ (10 分)载流子的浓度（单位：1020 /m3 ）=
◆ (10 分)载流子迁移率 µ(单位： m2 /(V s) )=
思考题
总分值：10
思考题 1
这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，如
果采用交流电，则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。
（2）不等位电动势引起的误差
这是因为霍尔电极 B、 B' 不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平
较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡。
b
为薄片宽度， FE
随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时 FE FB ，即 qUB qVBB' / b 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：
RH 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。
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：
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。
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。
霍尔效应法测量磁场
实验八 霍尔效应法测量磁场【实验目的】1．了解霍尔器件的工作特性。
2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。
3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。
4．考查一对共轴线圈的磁耦合度。
【实验仪器】长直螺线管、亥姆霍兹线圈、霍尔效应测磁仪、霍尔传感器等。
【实验原理】1．霍尔器件测量磁场的原理图1 霍尔效应原理如图1所示，有－N 型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L ，宽为b ，厚为d ，其四个侧面各焊有一个电极1、2、3、4。
将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I ，则电子将沿负I 方向以速度运动，此电子将受到垂直方向磁场B 的洛仑兹力m e F ev B =⨯u u r u r u r作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。
因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场H E u u u r，该电场对电子的作用力H H F eE =u u r u u u r ，与m e F ev B =⨯u u r u r u r反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压H U ，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压H U ，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。
I如果半导体中电流I 是稳定而均匀的，可以推导出H U 满足：H H H IBU R K IB d=⋅=⋅， 式中，H R 为霍耳系数，通常定义/H H K R d =，H K 称为灵敏度。
由H R 和H K 的定义可知，对于一给定的霍耳传感器，H R 和H K 有唯一确定的值，在电流I 不变的情况下，与B 有一一对应关系。
2．误差分析及改进措施由于系统误差中影响最大的是不等势电势差，下面介绍一种方法可直接消除不等势电势差的影响，不用多次改变B 、I 方向。
如图2所示，将图2中电极2引线处焊上两个电极引线5、6，并在5、6间连接一可变电阻，其滑动端作为另一引出线2，将线路完全接通后，可以调节滑动触头2，使数字电压表所测电压为零，这样就消除了1、2两引线间的不等势电势差，而且还可以测出不等势电势差的大小。
霍尔效应法测量磁场实验报告
霍尔效应法测量磁场实验报告霍尔效应法测量磁场实验报告引言：磁场是物理学中一个重要的概念，它在我们的日常生活中扮演着重要的角色。
为了准确测量磁场的强度和方向，科学家们发明了多种测量方法。
其中一种常用的方法是利用霍尔效应进行测量。
本实验旨在通过霍尔效应法测量磁场，探究霍尔效应的原理和应用。
实验步骤：1. 实验仪器准备：将霍尔元件、电源、数字万用表等仪器连接好，确保电路连接正确。
2. 调整电路：通过调整电源电压和电流，使得霍尔元件正常工作。
3. 测量电压：用数字万用表测量霍尔元件产生的电势差（霍尔电压）。
4. 改变磁场：通过改变磁场的强度和方向，观察霍尔电压的变化。
5. 记录数据：记录不同磁场条件下的霍尔电压数值，并绘制磁场与霍尔电压的关系曲线。
实验原理：霍尔效应是指当电流通过导体时，如果该导体处于垂直于磁场的情况下，就会在导体两侧产生一种电势差，即霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁场的强度和方向有关。
根据霍尔效应的原理，我们可以通过测量霍尔电压来间接测量磁场的强度和方向。
实验结果：在实验中，我们改变了磁场的强度和方向，观察到了相应的霍尔电压变化。
当磁场的强度增加时，霍尔电压也随之增加；当磁场的方向改变时，霍尔电压的正负号也会相应改变。
通过记录数据和绘制曲线，我们可以清晰地看到磁场与霍尔电压之间的关系。
实验讨论：通过实验，我们验证了霍尔效应法测量磁场的可行性。
然而，实验中也存在一些误差和不确定性。
首先，霍尔元件本身的参数和性能可能会对实验结果产生影响。
其次，电路连接的稳定性和准确性也会对测量结果产生影响。
在实际应用中，我们需要对这些因素进行充分考虑，并采取相应的措施来减小误差。
实验应用：霍尔效应法广泛应用于磁场测量和传感器技术中。
通过利用霍尔效应，我们可以制造出各种类型的磁场传感器，用于测量和控制磁场。
例如，在电动汽车中，霍尔效应传感器可以用于测量电动机的转速和位置，从而实现精确的控制。
此外，霍尔效应还可以应用于磁存储器、磁共振成像等领域。
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。
霍尔效应测量磁场实验报告
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。
利用霍尔效应测磁场
1
（２）由RH求载流子浓度n。即 n RH e 。应该指出，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，严格一点，如果考虑载流子
的速度统计分布，需引入 3 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体物理学》）。8 Nhomakorabea（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率 。电导率 与载流子浓度 n以及迁移率 之间有如下关系：
霍尔效应实验仪示意图
【实验原理】
1 ．霍尔效应
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 。
EH
霍尔电场 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 与洛仑兹力
然后求 、 、 和 的代数平均值。
VH
V1 V2
V3 V4 4
（6）
通过上述的测量方法，虽然还不能消除所有的副效应，但其引入的误
差不大，可以略而不计。
（2）电导率 的测量
【实验内容】
注意事项
【思考题】
只要测出 （伏）以及知道 （安）、（高斯）和 （厘米）可按下式计算
（厘米3／库仑）：
（4）
2．霍尔系数与其它参数间的关系
根据 可进一步确定以下参数：
（1）由 的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的
方法是按图1所示的 和 的方向，若测得的
即 点电位高于
点的电位，则 为负，样品属N型；反之则为P型。
相等，样品两侧电荷的积累就达 到动态平衡，故有
（1）
（a）
（b）
设试样的宽为b，厚度为d，
霍尔效应与磁场测量实验报告
霍尔效应与磁场测量实验报告霍尔效应与磁场测量实验报告
霍尔效应是一种被广泛使用的物理现象，它通过测量电流电压之间的关系来计算磁场的强度。
本报告的目的是通过实验来计算用铁磁体产生的磁场的强度，最后通过实验结果验证霍尔效应的有效性。
实验步骤：首先准备好所需的实验仪器，包括铁磁体、变压器、导线和AC电压表。
使用铁磁体将2个导线搭接，并在两端形成一个铁氧体磁场。
然后给变压器输入AC电压，测量导线的交流电压大小。
最后，根据物理公式计算磁场的强度。
实验结果：从实验室结果来看，在输入AC电压为120V时，测得的导线两端的电压分别为2V和3V。
根据霍尔效应，磁场的强度可以计算为0.5A/m。
重复实验结果：为了确认实验结果的准确性，重复了试验，得到的实验结果基本一致，磁场强度也基本保持在0.5A/m左右。
结论：从实验结果来看，霍尔效应能有效地测量由铁氧体产生的磁场强度，结果基本一致，可靠性较高。
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。
用霍尔效应测量螺线管磁场
，陈史洁，化教6班实验八 用霍尔效应测量螺线管磁场用霍尔传感器测量通电螺线管内励磁电流与输出霍尔电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；用通电长直通电螺线管轴线上磁感应强度的理论计算值作为标准值来校准或测定霍尔传感器的灵敏度，熟悉霍尔传感器的特性和应用；用该霍尔传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与螺线管轴线位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置刻线的关系图，学会用霍尔元件测量磁感应强度的方法。
一、实验目的1．了解霍尔效应现象，掌握其测量磁场的原理。
2．学会用霍尔效应测量长直通电螺线管轴向磁场分布的方法。
二、实验原理图1所示的是长直螺线管的磁力线分布，有图可知，其内腔中部磁力线是平行于轴线的直线系，渐近两端口时，这些直线变为从两端口离散的曲线，说明其内部的磁场在很大一个范围内是近似均匀的，仅在靠近两端口处磁感应强度才显著下降，呈现明显的不均匀性。
根据电磁学毕奥－萨伐尔)Savat Biot (-定律，通电长直螺线管线上中心点的磁感应强度为: 22M DL I N B +••μ=中心 （1）理论计算可得，长直螺线管轴线上两个端面上的磁感应强度为内腔中部磁感应强度的1/2：22M DL I N 21B 21B +••μ•==中心端面 （2） 式中，μ为磁介质的磁导率，真空中的磁导率μ0=4π×10-7(T ·m/A)，N 为螺线管的总匝数，I M 为螺线管的励磁电流，L 为螺线管的长度，D 为螺线管的平均直径。
附加电势差的消除应该说明，在产生霍尔效应的同时，因伴随着多种副效应（见附录），以致实验测得的电压并不等于真实的V H 值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。
根据副效应产生的机理可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除，具体的做法是Is 和B (即l M )的大小不变，并在设定电流和磁场的正、反方向后，依次测量由下列四组不同方向的Is 和B 组合的A 、A ′两点之间的电压V 1、 V 2、V 2、和V 4，即 +Is +B V 1 +Is -B V 2 -Is -B V 3 -Is +B V 4然后求上述四组数据V 1、V 2、V 3和V 4 绝对值的平均值，可得：44321V V V V V +++= （3） 通过对称测量法求得的V H ，虽然还存在个别无法消除的副效应，但其引入的误差甚小，可以略而不计。
霍尔效应测量磁场实验报告
霍尔效应测量磁场实验报告霍尔效应测量磁场实验报告引言：霍尔效应是指当电流通过导体时，垂直于电流方向的磁场会引起导体中的电荷分布不均匀，从而产生电势差。
这一效应在磁场测量中有着广泛的应用。
本实验旨在通过使用霍尔效应测量磁场的方法，了解霍尔效应的原理，并通过实验验证霍尔效应的可行性。
实验仪器和材料：1. 霍尔效应测量仪2. 磁铁3. 电源4. 导线5. 铜片实验步骤：1. 将霍尔效应测量仪连接到电源上，确保电源正常工作。
2. 将磁铁放置在霍尔效应测量仪的一侧，使其产生一个均匀的磁场。
3. 将铜片固定在测量仪的另一侧，使其与磁场垂直。
4. 调整电源的电流大小，记录下相应的电势差值。
5. 移动磁铁的位置，重复步骤4，记录不同位置下的电势差值。
6. 根据记录的数据，绘制出电势差与磁场强度的关系曲线。
实验结果：根据实验数据绘制的曲线显示，电势差与磁场强度之间存在线性关系。
随着磁场强度的增加，电势差也随之增加。
这一结果与霍尔效应的原理相符。
讨论：在本实验中，我们利用霍尔效应测量了磁场的强度。
霍尔效应的基本原理是，当导体中的电荷受到磁场的作用时，会在导体内部产生一个电势差。
通过测量这个电势差，我们可以间接地得到磁场的强度。
在实验中，我们使用了铜片作为导体。
铜具有良好的电导率和热导率，因此非常适合用于霍尔效应的测量。
通过调整电流大小和移动磁铁的位置，我们可以得到不同磁场强度下的电势差值。
通过绘制电势差与磁场强度的关系曲线，我们可以得到一个直观的结果。
实验结果显示，电势差与磁场强度之间存在线性关系。
这一结果与霍尔效应的原理相符。
根据霍尔效应的数学表达式，电势差与磁场强度之间的关系应该是线性的。
因此，我们的实验结果验证了霍尔效应的可行性。
结论：通过本实验，我们成功地利用霍尔效应测量了磁场的强度。
实验结果显示，电势差与磁场强度之间存在线性关系，这与霍尔效应的原理相符。
因此，我们可以得出结论，霍尔效应是一种可靠的测量磁场的方法。
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。
实验八 用霍尔效应法测量磁场
UH
=
1 4
(U1
−U2
+U3
−U4 )
可见，必须通过四种工作状态的换向，各种副效应产生的附加电压基本消除。
（8-5）
C
AB
D
A 工作电流 B C 霍尔电压 D
励磁电流
K2
K3
K1
mA
K
E2
mV
200mV
K mA
E1
图 8-5 实验接线示意图
实验内容及步骤
1．按图 8-5 连接好电路，将霍尔元件移动到电磁铁气隙中。电路经老师检查同意后 方可进行下列操作。
由于载流子迁移速度 V 服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛仑兹力小于霍尔
电场的作用力，将向霍尔电场作用力方向偏转，速度大的载流子受到洛仑兹力大于霍尔电
场作用力，将向洛仑兹力方向偏转，导致霍尔元件上下二个表面上，一个表面高速载流子
较多，相当于温度较高；另一表面低速载流子较多，相当于温度较低，这种上下两个表面
B=UH/（KH I ）（T）
表 8-2 研究工作电流 I 与霍尔电压 UH 的关系
励磁电流 IB =1000mA
工作 测量值（mV） 电流
(mA) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
测量条件
U1（+B，+I）
U2（+B，-I）
U3（-B，-I）
U4（-B，+I）
UH
9.0 10.0
件材料本身的不均匀，霍尔电极位置的不对称，即使不存在磁场，当 I 通过霍尔片时，C、
D 两极也会处在不同的等势面上。因此，霍尔元件存在着由于 C、D 电势不相等而产生一定
电势差 U0，该电势差称作不等位电势差，U0 的正、负随 I 的换向而变化，与 B 的换向无关。 4．霍尔电压的测量方法
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。
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力 fB 的作用。洛伦兹力 fB 的大小为
图 8-4 产生霍尔电压的示意图
fB = eVB
(8-1)
fB 的方向指向 Y 轴负向。于是，霍尔元件内部的电子沿着虚曲线运动并聚积在下方表面，
这样在 Y 方向的上下二个表面产生电荷积累，上方积累正电荷，下方积累负电荷。结果形
成一个沿 Y 轴负方向的电场 E，即形成了霍尔电压 UH。霍尔电场的建立对载流子产生一个
之间的温度差就产生了温差电动势 Ut，这种现象称为爱廷豪森效应。Ut 的正、负与电流 I 和磁感应强度 B 的换向而变化。
（2）能斯脱效应
由于两根电流引线 A、B 焊点处的电阻不同，通电后在两电极处发热程度不同，因而在
A、B 间形成温度差，从而产生热扩散电流，这个电流在磁场作用下，也会在 UH 方向产生
4
保持霍尔元件的工作电流 I=10.0mA，将电磁铁的励磁电流 IB 依次调为 100mA，200mA， 300mA，…，900mA 和 1000mA，按步骤 2 测出在不同测量条件下的电压 U1、、U2、U3 和 U4，并计算出相应的 UH 和 B 值，数据填入表 8-3 中。以 IB 为横坐标，B 为纵坐标，作 IB～ B 曲线，并对该曲线进行分析。
UH
=
1 4
(U1
−U2
+U3
−U4 )
可见，必须通过四种工作状态的换向，各种副效应产生的附加电压基本消除。
（8-5）
C
AB
D
A 工作电流 B C 霍尔电压 D
励磁电流
K2
K3
K1
mA
K
E2
mV
200mV
K mA
E1
图 8-5 实验接线示意图
实验内容及步骤
1．按图 8-5 连接好电路，将霍尔元件移动到电磁铁气隙中。电路经老师检查同意后 方可进行下列操作。
所以，如果知道磁场方向，就可以确定载流子的类型。反之，如果知道载流子的类型，就
可以判定磁场的方向。
3．伴随霍尔效应产生的几种副效应
在实际应用中，伴随霍尔效应还经常存在着其他效应，所以实验中测得的并不只是 UH， 还包括一些副效应带来的附加电压叠加在霍尔电压上，形成了测量中的系统误差，这些副
效应有：
（1）爱廷豪森效应
实验八 用霍尔效应法测量磁场
实验目的
1．了解霍尔效应的原理。 2．学会用霍尔元件测量磁场的原理和方法。
实验仪器
HL-5 霍尔效应测试仪。
仪器描述
本实验采用 HL-5 霍尔效应测试仪。该仪器由两大部分组成。第一部分为霍尔效应仪： 由电磁铁、霍尔元件、三只换向开关组成。第二部分为测试仪：有两路直流稳流源可分别 为电磁铁提供 0～1000mA 的稳定电流和为霍尔元件提供 0～10.0mA 的稳定电流，200mV 高精度数字电压表测量霍尔电压。简介如下：
1． 霍尔效应仪 如图 8-1 所示。
K2
A 工作电流 B
移动标尺
电磁铁
样品
电磁铁
K3
C 霍尔电压 D
K1
励磁电流
＋+
-－
＋
－
＋
－
－-
+＋
－
＋
－
＋
8-1 霍尔效应仪示意图 （1）电磁铁
铁芯采用冷轧钢制成，线圈用漆包线多层密绕，层间绝缘，导线的绕向即励磁电流的 方向已标明在线圈上，可确定磁场方向。
（2）霍尔元件 霍尔元件粘贴在绝缘衬板上，绝缘衬板安装在二维移动尺上。霍尔元件为 N 型半导体
电势差 Un，这一效应称能斯脱效应，Un 的正、负随 B 换向而变化，而与 I 换向无关。 （3）里纪—勒杜克效应
由于热扩散电流的载流子的速率不同，类似爱廷豪森效应，也会在霍尔电场方向上产
生电势差 Us，它的正、负随 B 的换向而变化，而与 I 换向无关。
（4）不等位电势差
当霍尔元件通电时，由于霍尔元件存在电阻，，沿电流方向形成电势差，又由于霍尔元
（2）霍尔电压由一块高精度的 200mV 数字电压表进行测量。当显示器的数字前显示“—” 号时，表示被测电压极性为负；当数字电压表未接被测信号时，显示器显示的数字为随机 状态。
3．HL-5 霍尔效应测试仪使用方法 （1）测试仪面板上的“励磁电流”、“工作电流”两对接线柱分别与霍尔效应仪上的两 对相应的接线柱相连接。 （2）霍尔效应仪上的“霍尔电压”接线柱与测试仪上的“霍尔电压”接线柱对应连接。 （3）仪器开机前，应将励磁电流和工作电流的调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出 电流趋于最小状态，然后开机。 （4）仪器接通电源后，预热 3min，即可进行实验。 （5）调节工作电流和励磁电流的调节旋钮来控制霍尔元件的工作电流和电磁铁线圈的 励磁电流的大小。 （6）关机前，应将工作电流和励磁电流的调节旋钮逆时针方向旋到底，然后切断电源。
数据记录与处理
表 8-1 电磁铁的磁感应强度
励磁电流 IB =1000 mA，霍尔元件的工作电流 I=10.0mA，霍尔灵敏度 KH=10.0mV/（mA·T）
测量条件
U1（+B，+I）
U2（+B，-I）
U3（-B，-I）
U4（-B，+I）
测量值（mV）
UH=1/4（U1-U2+U3-U4）（mV）
1
Y
2．测磁场原理
d
C
设霍尔元件是由均匀的 N 型
（即载流子是电子）半导体材料做成的，
Ab
BX
其长为 L，宽为 b，厚为 d，如图 8-4 所示。
I
如果在 A、B 两个接线端按图所示加一稳恒
L
电压，则有稳恒电流 I 沿 X 轴正方向通过霍
BD
尔元件。若在 Z 方向加上恒定磁场 B，则沿
Z
X 轴负向以速度 V 运动的电子将受到洛伦兹
=
1 ped
，其中 P
为空穴浓度。由
式（8-3）可知，霍尔电压 UH 正比于工作电流 I 和外加磁场 B。显然，UH 的正、负既随着 电流 I 的换向而变化，也随着磁场 B 的换向而变化。同时还可看出，霍尔电压 UH 与 n、d 有关，由于半导体内载流子浓度远比金属的载流子浓度小，故采用半导体作霍尔元件，并 且将此元件做得很薄（一般 d≈0.2mm），以便获得易于观测的霍尔电压 UH。
B=UH/（KH I ）（T）
表 8-2 研究工作电流 I 与霍尔电压 UH 的关系
励磁电流 IB =1000mA
工作 测量值（mV） 电流
(mA) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
测量条件
U1（+B，+I）
U2（+B，-I）
U3（-B，-I）
U4（-B，+I）
UH
9.0 10.0
2
若 I、KH 已知，只要测出霍尔电压 UH ，即可由式（8-3）求出 B 的大小。 半导体材料有 N 型（电子型）和 P 型（空穴型）两种，前者的载流子为电子，带负电；
后者的载流子为空穴，相当于带正电的粒子。由图 8-4 可以看出，若载流子带正电，则所
测出的 UH 极性为下表面为高电位，上表面为低电位。若载流子带负电，则 UH 的极性相反。
和 U0，即
U=UH+Ut+Un+US+U0
（8-4）
由于这些附加电压的正负与工作电流 I 和磁感应强度 B 的方向有关，因此使我们不改
变 I 和 B 的大小，而只改变其方向来消除这些附加电压的影响。具体方法是：
当 +B、+I 时，测得 C、D 两端电压 +B、-I 时，测得 C、D 两端电压 -B、-I 时，测得 C、D 两端电压 -B、+I 时，测得 C、D 两端电压
的。 （3）换向开关 仪器上装有 3 只换向开关，将开关 K1、K2、K3 向上合，则励磁电流、工作电流、霍尔
电压为正。 2．测试仪 如图 8-3 所示
HL-5 霍尔效应测试仪
mA
mV
mA
工作电流
霍尔电压
励磁电流
工作电流调节旋钮
电源开关
励磁电流调节旋钮
图 8-3 测试仪面板图
（1）励磁电流输出 0～1000mA，工作电流输出 0～10.0mA，两组电源彼此独立。两路输 出电流大小可通过各自的调节旋钮进行调节，两组稳流源也用于其它需要稳流源的场合， 并用两块高精度的直流数字电流表显示。