实验十六 霍尔效应测量磁场_北大物院普物实验报告
霍尔效应测量磁场实验报告
霍尔效应测量磁场实验报告
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。
大学物理实验霍尔效应实验报告
大学物理实验霍尔效应实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。
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横向电场，这种现象称为霍尔效应。
2、霍尔电压产生的横向电场导致在半导体薄片的两端产生电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$。
霍尔电压的大小与通过半导体薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及半导体薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝ K_HIB$其中，＄K_H$ 为霍尔元件的灵敏度。
3、磁场的测量若已知霍尔元件的灵敏度＄K_H$，通过测量霍尔电压＄U_H$ 和霍尔电流＄I$，就可以计算出磁感应强度＄B$，即：＄B ＝＼frac{U_H}｛K_HI}＄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、调节磁场使用特斯拉计测量磁场强度，并调节磁场至所需的值。
3、测量霍尔电压（1）保持磁场不变，改变霍尔电流，测量不同霍尔电流下的霍尔电压。
（2）保持霍尔电流不变，改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的霍尔电压、霍尔电流、磁场强度等数据记录在表格中。
五、实验数据处理1、以霍尔电流为横坐标，霍尔电压为纵坐标，绘制霍尔电压与霍尔电流的关系曲线。
2、分析曲线的线性关系，计算霍尔元件的灵敏度＄K_H$。
3、根据测量得到的霍尔电压和已知的霍尔电流、霍尔元件灵敏度，计算磁场的磁感应强度＄B$。
六、实验误差分析1、系统误差（1）霍尔元件的制作工艺和材料不均匀可能导致霍尔系数存在误差。
（2）测量仪器的精度有限，如直流电源的输出稳定性、电表的测量精度等。
2、随机误差（1）实验操作过程中的读数误差，如电表读数的不确定性。
利用霍尔效应测磁场实验报告
六、实验误差分析
1、系统误差
实验仪器本身的精度限制，如电源输出的稳定性、电表的测量精度等。
磁场的不均匀性，可能导致测量的磁场值与实际值存在偏差。
2、随机误差
读数误差，在读取电表数据时，由于人的视觉和反应时间等因素，可能会产生一定的误差。
实验环境的干扰，如电磁场的干扰等。
｜01｜50｜25｜－24｜245｜
｜பைடு நூலகம்2｜50｜48｜－47｜475｜
｜03｜50｜72｜－71｜715｜
｜04｜50｜96｜－95｜955｜
根据实验数据，计算霍尔系数RH。由于VH＝RHIB，所以RH＝VH／（IB）
以第一组数据为例，RH＝245×10^－3／（01×50×10^－3）＝49×10^－3（m³/C）
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。
四、实验步骤
1、连接实验仪器
将霍尔效应实验仪的电源、毫安表、伏特表等按照正确的方式连接好。
确保连接线路牢固，接触良好。
2、校准仪器
使用特斯拉计对实验仪器进行校准，确保测量磁场的准确性。
3、测量霍尔电压
接通电源，调节电流I为某一固定值。
改变磁场B的大小，测量不同磁场下对应的霍尔电压VH。
eEH＝e（v×B）
设导体的宽度为b，厚度为d，则霍尔电压VH＝EHb＝（v×B）bd
又因为电流I＝nevbd，其中n为单位体积内的电子数，所以v＝I／（nebd）
将v代入霍尔电压的表达式，可得：
VH＝IB／（ned）
令RH＝1／（ned），称为霍尔系数，则VH＝RHIB
通过测量霍尔电压VH、电流I和导体的几何尺寸b、d，就可以计算出磁场B的大小。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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霍尔元件测量磁场实验报告
霍尔元件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、掌握霍尔元件测量磁场的方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪测量磁场的分布。
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，在薄片的两侧会产生一个电势差，这种现象称为霍尔效应。
产生的电势差称为霍尔电压，用$U_H$表示。
霍尔电压的大小与通过半导体薄片的电流$I$、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 ＝＼frac{K_HIB}｛d}＄其中，＄K_H$为霍尔元件的灵敏度，是一个与材料性质和几何尺寸有关的常数。
2、霍尔元件霍尔元件通常由N型半导体材料制成，其外形一般为矩形。
在测量磁场时，将霍尔元件置于磁场中，并通过一定的电流，就可以测量出霍尔电压，从而计算出磁场的大小。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计、霍尔元件等。
四、实验内容与步骤1、仪器连接（1）将霍尔效应实验仪的“励磁电流”输出端与实验仪上的励磁线圈相连，“霍尔电压”输入端与霍尔元件相连。
（2）将毫安表与霍尔元件的工作电流输入端相连，伏特表与霍尔电压输出端相连。
2、测量霍尔元件的灵敏度（1）保持励磁电流$I_M$为 0，调节工作电流$I_S$，测量不同$I_S$下的霍尔电压$U_H$。
（2）以$I_S$为横坐标，＄U_H$为纵坐标，绘制曲线，求出斜率$K$。
（3）根据$K ＝＼frac{U_H}｛I_S}＄，计算霍尔元件的灵敏度$K_H$。
3、测量磁场（1）给励磁线圈通入一定的电流$I_M$，产生磁场。
（2）测量不同位置的霍尔电压$U_H$，并记录对应的位置坐标。
（3）根据$B ＝＼frac{U_Hd}｛K_HI_S}＄，计算出各位置的磁感应强度$B$。
4、改变励磁电流，重复步骤 3，观察磁场的变化。
五、实验数据记录与处理1、测量霍尔元件的灵敏度｜工作电流$I_S$（mA）｜霍尔电压$U_H$（mV）｜｜｜｜｜10|25|｜20|50|｜30|75|｜40|100|｜50|125|以$I_S$为横坐标，＄U_H$为纵坐标，绘制曲线如下：通过计算，斜率$K ＝ 25$，所以霍尔元件的灵敏度$K_H ＝25$ mV/（mA·T)。
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。
霍尔效应及磁场的测定实验报告
霍尔效应及磁场的测定实验报告霍尔效应及磁场的测定实验报告实验目的：1.了解霍尔效应的概念及其表现形式；2.掌握霍尔元件的使用和原理；3.探究磁场对于霍尔效应的影响及其测定方法。
实验原理：霍尔效应是指在垂直于导体芯片的方向上，当导体内部流动电荷受外磁场力作用弯曲轨迹时，在芯片两端被电极接收时所产生的电势差的现象。
霍尔效应是一种利用磁场和电流来测量电学参数的重要方法。
常用的霍尔元件由具有导电性的半导体材料经特殊处理后制成，通过对霍尔电压和磁场的测量，可以确定材料中载流子的类型、浓度、迁移率等参数。
实验装置：霍尔元件、恒流源、电子万用表、多用万用表、直流稳压电源、磁铁。
实验过程：1.连接实验电路：将霍尔元件放在磁场中心，使用恒流源连接霍尔元件的两端，同时使用电子万用表测量霍尔电势差；2.调整磁场：将磁铁放置在霍尔元件下方，并调整磁铁的位置，使得磁场与芯片法向垂直；3.测量数据：固定电流值，分别测量不同磁场下的霍尔电势差，并记录测量数据。
实验结果：1.横向霍尔电势差随着磁场的增加呈线性增长关系；2.随着电流的增大，横向霍尔电势差的值也增大；3.改变磁场方向，横向电势差的正负号随之改变。
实验分析：在固定电流的情况下，横向霍尔电势差的大小与磁场的大小呈线性关系，符合霍尔效应的理论预测。
横向电势差的正负号与磁场的方向有关，这是因为电子在磁场力的作用下，被弯曲侧向流动，而侧向电场的方向随之方向改变。
此外，仪器误差也会对测量结果造成影响。
实验结论：通过对横向霍尔电势差与磁场的关系的测量，初步探究了霍尔效应的表现形式，并明确了磁场方向对霍尔电势差的影响。
通过对测量数据的处理和分析，了解了霍尔元件的使用及其参数的测量方法，为今后在电学和材料科学领域的实际应用提供了基础。
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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±
������������������
=
������ ������������
=
(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
������������1(mV)
1.32 4.27 9.59 15.18 20.72 26.04 31.58 37.07 42.48 48.29
������������2(mV)
-1.36 -4.40 -9.72 -15.29 -20.83 -26.15 -31.69 -37.18 -42.59 -48.40
2. 用霍尔效应法判断霍尔片上磁场方向时，可以通过电场方向找到洛伦兹
力的方向，由此找到洛伦兹力的方向，然后由电流方向找到载流子运动方向，
既然洛伦兹力及粒子运动速度的方向都已知道，那么磁场方向可求。判断时
应注意载流子的正负。
3. 在测量������ − ������������曲线时，������������ = 0时������������测量端仍有较小的电压，其原因一是 因为有一残留磁场的作用，即铁芯未完全退磁导致的磁场残留。在此处另外
做出������������ − ������������图线如下，可以看出两者确为线性关系：
图1
当电流从 3、4 端输入时，数据如下表：
������������(mA) 2.00
������������1(mV) 6.83
������������2(mV) -6.81
������������3(mV) 6.29
一个原因是，存在着不等位电势差等副效应，当取平均值时，所得平均值与
0 很接近，这说明副效应在其中起了很大作用。（其实我对这个解释还是有些
疑问，讨论见下）
三、 分析与讨论
1. 实验 1 中两种接法结果的比较：电流从 1、2 端接入及从 3、4 端接入时
相同������������下测得的������������几乎是相同的。这并不令人感到吃惊，因为根据霍尔效应
������������2(mV) ������������3(mV)
-6.26
6.82
-12.58
13.63
-18.92
20.40
-25.24
27.23
-31.63
34.03
表格 1
������������4(mV) -6.82 -13.65 -20.48 -27.33 -34.20
������������(mV) 6.54 13.11 19.66 26.24 32.85
做出������������ − ������������图线如下，可以看出两者确为线性关系：
13.12 19.68 26.25 32.88
图2
2. ������������的测量
������������ = 10.00mA，实验数据如下表：
������������(mA)
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900
221.6 221.6 221.5 221.4 221.2 221.0 220.7 220.2 219.6 218.5 216.6 213.7 206.4 192.3 166.0 131.8 103.4 82.9 67.1 57.0 48.8 42.2 37.1 33.1 29.5 27.0 24.1 21.9 20.0 18.4 16.9 15.7 13.2 10.9
计算所得的������与对应的������������列表如下：
������������ (������������)
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
������(������������)
0.0 38.7 75.6 114.6 152.7 189.3 228.1 261.8 304.3 344.0 379.7
8.9
图5
二、 思考题
1. 分析本实验主要误差来源，计算磁场������的合成不确定度。
主 要 误 差 包 括 电 表 误 差 、 副 效 应 带 来 的 误 差 。 在 ������������ = 10.00mA，������������ =
1.0A 条件下，
������������
=
√(������������������������������
受的电场力也应该大，则产生的电场应较大，但另一方面此时产生霍尔电压
的两极板间距离又较小，因为������ = ������ ⋅ ������，而此时同时有较大的������和较小的������，
两种因素共同影响；电流方向沿霍尔片较短的一边时则同时有较小的������和较
大的������，故两种情况下所得的������相等是合情合理的。有趣的是，两种测量情况
受到随机因素的影响的，很难把特斯拉计正好放在完全合适的位置测出霍尔
片所在位置的磁场，其方向也很难取得很合适。
3. 关于测量������ − ������������曲线时，������������ = 0时������������测量端仍有较小的电压这一问题， 老师在实验课上向我们指出，该组数据的符号与其他组是不同的，所以记录 时一定要很小心，而且最后算平均值时应该严格按照书上公式中给出的符号 来算，不应直接取绝对值。但我觉得此处还是有些令人怀疑。因为计算平均 值的公式中取符号的时候是假设 1、2 组数据和 3、4 组数据是在磁场方向相 反的情形下测得的，但若真是存在铁芯被磁化的现象因而无励磁电流时仍有 残余电场，那么 1、2 组数据与 3、4 组数据之间磁场方向确实没有改变，则 此时取平均值的那个公式所做的假设已经不成立了，因此该公式应该不适用。 在错误的条件下应用此公式，实际上相当于 3、4 组数据的符号都取错了， 因此最后平均值很接近 0 看起来更像是因为数据符号取错导致的相互抵消， 而并非是因为副效应的影响消除了。故我认为这个符号该如何取还是值得再 讨论。
59.00 60.00 62.00 64.00 66.00 67.00 68.00 69.00 70.00 71.00 72.00 73.00 74.00 75.00 76.00 77.00 78.00 79.00 80.00 81.00 82.00 83.00 84.00 85.00 86.00 87.00 88.00 89.00 90.00 91.00 92.00 93.00 95.00 97.00 99.00
下四次分别测量的值与最终的平均值的相差程度也都差不多。这至少说明这
几种副效应的总和也是与霍尔片长宽比关系不太大的。
2. 在实验 3 中，用计算所得的������进行作图，比用直接测量的效果好，是因为
计算所得的������已经经过线性拟合，实际上是起到了一个平均的作用的，可以
减小测量的随机误差的影响。在实际测量������时，可以看出������的测量还是很容易
表格 4
做出磁化曲线如下图，可以看出磁化曲线也近似呈线性：
图4
4. 电磁铁磁场沿水平方向分布
������������ = 0.600A, ������������ = 10.00mA，将数据列表如下：
������(mm) 40.00 41.00 42.00 43.00 44.00 45.00 46.00 47.00 48.00 49.00 50.00 51.00 52.00 55.00 56.00 57.00
公式������������
=
1 ������������
⋅
������������������������可以看出������������ 只与霍尔片沿磁场方向的厚度有关，与霍尔片
长及宽是无关的。定性来想也是如此，当电流方向沿霍尔片较长的一边时，
此时截面积小，则载流子运动速度较大，则受洛伦兹力较大，则平衡时产生