大一物理实验报告答辩霍尔效应与应用设计PPT
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实验九霍尔效应实验优秀课件
• 霍尔电势
实验九霍尔效应实验优秀课件
6
电磁特性
• 霍尔输出与磁场（恒定或交变）之间的 关系
实验九霍尔效应实验优秀课件
7
霍尔元件的基本驱动电路
• .霍尔元件的基
本驱动电路如下 图所示。
恒流驱动或恒压驱动电路
实验九霍尔效应实验优秀课件
8
六、电路原理
+2V
直
流
稳
r
压 W1 电
源
-2V
+ _感器
实验九霍尔效应实验优秀课件
2
三、实验应知知识
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。本实验 所用的霍尔传感器，由两个产生梯度磁场的环形磁 钢和霍尔元件组成。霍尔元件通以恒定电流时，霍 尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元件在梯度 磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其 在磁场中的位移量，所以测得霍尔电势的大小便可 获知霍尔元件的静位移。
实验九霍尔效应实验优秀课件
3
四、实验器材
霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、移相器、 相敏检波器、低通滤波、低频振荡器、音频振荡 器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示 波器。
实验九霍尔效应实验优秀课件
4
五、实验原理
实验九霍尔效应实验优秀课件
5
• 工作原理
• 若在如图所示的金属或半导体薄片两端通以控制 电流 I，在与薄片方向上施加磁感应强度为 B 的 磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另 两侧会产生电动势 ，的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B，这一现象称为霍尔效应，利用 霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
一、实验目的：
1. 了解霍尔式传感器的原理与特性； 2. 了解霍尔式传感器在静态测量中的应用； 3. 了解交流激励霍尔片的特性； 4. 了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
实验九霍尔效应实验优秀课件
6
电磁特性
• 霍尔输出与磁场（恒定或交变）之间的 关系
实验九霍尔效应实验优秀课件
7
霍尔元件的基本驱动电路
• .霍尔元件的基
本驱动电路如下 图所示。
恒流驱动或恒压驱动电路
实验九霍尔效应实验优秀课件
8
六、电路原理
+2V
直
流
稳
r
压 W1 电
源
-2V
+ _感器
实验九霍尔效应实验优秀课件
2
三、实验应知知识
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器。本实验 所用的霍尔传感器，由两个产生梯度磁场的环形磁 钢和霍尔元件组成。霍尔元件通以恒定电流时，霍 尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元件在梯度 磁场中上、下移动时，输出的霍尔电势V取决于其 在磁场中的位移量，所以测得霍尔电势的大小便可 获知霍尔元件的静位移。
实验九霍尔效应实验优秀课件
3
四、实验器材
霍尔片、磁路系统、差动放大器、电桥、移相器、 相敏检波器、低通滤波、低频振荡器、音频振荡 器、振动平台、主、副电源、激振线圈、双线示 波器。
实验九霍尔效应实验优秀课件
4
五、实验原理
实验九霍尔效应实验优秀课件
5
• 工作原理
• 若在如图所示的金属或半导体薄片两端通以控制 电流 I，在与薄片方向上施加磁感应强度为 B 的 磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另 两侧会产生电动势 ，的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B，这一现象称为霍尔效应，利用 霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
一、实验目的：
1. 了解霍尔式传感器的原理与特性； 2. 了解霍尔式传感器在静态测量中的应用； 3. 了解交流激励霍尔片的特性； 4. 了解霍尔式传感器在振动测量中的应用。
霍尔效应实验PPT课件
势差，所以霍尔片要用半导体材料做成，而不用金属材料做霍尔片。
另外载流子浓度的大小受温度的影响较大，所以要注意消除温度的影响。
还有，霍尔电压
U
与通过霍尔片的工作电流和电荷所受的磁场
H
B的乘积成正
比，与霍尔片厚度 成d 反比，霍尔片厚度 越d 小，霍尔电动势就越大，所以制
作霍尔片时往往采用减小 的d 办法来增加霍尔电动势，从而提高灵敏度。 10
17
注意事项： ●霍尔元件轻脆易碎，必须防止受压、挤、扭、碰撞
等。本实验中霍尔片位置已调好!请不要再调动位置！ ●霍尔元件的工作电流和电磁铁的励磁电流要严格区
分，绝不能接错！ ●实验前先将两旋钮逆时针方向旋转到底，实验时再根
据要求慢慢调至所需量程！ ●实验过程中要避免霍尔元件长时间受热！
18
实验内容与步骤
表2
IS 2.00mA
IM
（A）
U1(mV) IS , B
U 2 (mV) IS ,B
U 3(mV) IS ,B
U 4(mV) IS ,B
UH
1 4
(U1
U2
U3
U4 )(mV)
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
21
霍尔效应实验
1
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、研究霍尔电压UH 与工作电流 IS及霍尔电压 UH 与励磁电流IM之间的关系；（即 U H IS ，UH IM ）
3、掌握用作图法求霍尔系数RH 的方法，由RH 符号 或霍尔电压的正负判断样品的导电类型,并求出载流 子浓度;
大一物理实验报告 答辩 霍尔效应与应用设计PPT
借助实验1的数据，进行计算 使用四个数据的平均值时，通过回归法计算出k=2.0123 只使用V1、V2的平均值时，通过回归法计算出k=2.0182 只使用V1、V3的平均值时，通过回归法计算出k=2.0121 只使用V2、V4的平均值时，通过回归法计算出k=2.0125 只使用V3、V4的平均值时，通过回归法计算出k=2.0064
实验内容
1.测量霍耳电压与工作电流，记录数据测绘VH-IS曲线
恒定磁场，保持励磁电流IM=0.50A，调整工作电流IS,记录数据 根据数据画出VH-IS曲线，
VH-IS曲线
通过回归法可计算出k1=2.0123
2.测量霍耳电压与励磁电流IM，记录数据测绘VH-IM曲线
恒定磁场，保持工作电流IS=3..00mA，调整励磁电流IM,记录数据 根据数据画出VH-IM曲线，
【实验目的】 1．通过实验掌握霍尔效应基本原理，了解霍尔 元件的基本结构； 2．学会测量半导体材料的霍尔系数、电导率、 迁移率等参数的实验方法和技术； 3．学会用“对称测量法”消除副效应所产生的 系统误差的实验方法。 4．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场 分布。 5. 探究能否用更少的数据完成实验
②实验使用了直流电，而且会长时间使用装置， 这样做是否会影响实验结果？ 有影响，爱廷豪森效应—热电效应引起的附加 电压VE被证明无法消除，但可通过使用交流电减 小误差，即便使用直流电，在非大电流，非强磁 场下，VH >> VE，因此VE可忽略不计 实验中本人将一空闲装置启动后单独放置了半 个小时左右，其读数变化不明显（约0.02mV），
0
非大电流，非强磁场下，VH＞＞ VE，因此VE可略而不计
三、利用霍尔效应原理测量磁场
利用霍尔效应测量磁场是霍尔效应原理的典型应用。 若已知材料的霍尔系数RH，通过测量霍尔电压VH， 即可测得磁场。其关系式是
《霍尔效应实验》课件
电源
磁铁
测量尺
导线 记录本
搭建实验装置
01
将霍尔效应测试仪放置 在平稳的工作台上，确 保测试仪固定。
02
使用导线将电源与霍尔 效应测试仪连接，确保 电源正负极正确连接。
03
将磁铁放置在测试仪的 适当位置，以便产生稳 定的磁场。
04
调整测试仪的灵敏度， 确保测量结果准确。
开始实验并记录数据
打开电源，观察霍尔 效应测试仪的读数， 记录初始数据。
《霍尔效应实验》ppt课件
目 录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 结果分析 • 实验总结与展望
01
实验目的
掌握霍尔效应原理
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过导体时，在 导体垂直于磁场和电流方向的两个端 面之间会出现电势差，这一现象便是 霍尔效应。
霍尔系数与载流子类型
霍尔常数与载流子浓度
大小。
测量误差与精度
了解影响测量误差和精度的因素 ，如温度、电流稳定性等。
了解霍尔效应在日常生活中的应用
01
02
03
磁场测量
利用霍尔效应可以测量磁 场的大小和方向，广泛应 用于地球磁场测量、磁力 探矿等领域。
位置传感器
利用霍尔元件可以制作出 各种位置传感器，如接近 开关、转速传感器等。
电子罗盘
基于霍尔效应的电子罗盘 可以用来指示方向，具有 体积小、精度高等优点。
了解了霍尔元件在生产和生活中的应 用。
学会了使用霍尔效应测量仪进行数据 测量和记录。
提高了自己的实验技能和数据处理能 力。
实验中存在的问题与不足
部分同学对实验原理理解不够深入，操作不够熟练。
部分同学在数据处理方面存在一定困难，需要加强练习 。
霍尔效应及其应用.pptx
U1(+I, +B) 、U2(+I ,-B)、 U3(-I ,-B) 和 U4(-I ,B)
霍尔U电H压的14测(量U结1 果为U：2 U3 U4 )
第8页/共15页
操作指南
• 实验装置 • 操作要点
第9页/共15页
实验装置
KH值
霍尔元件
励磁线圈
工作电路
测量电路
第10页/共15页
励磁电路
操作要点
第2页/共15页
预备知识
•霍尔效应 •霍尔元件中的附加效应外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场 和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象 称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电 压）。
第4页/共15页
霍尔效应
霍尔电压UH与电流I和磁感应强度B及元件的厚
第6页/共15页
霍尔元件中的附加效应
2.温差电效应引起的附加电压UE （厄廷好森效应） 3.热磁效应直接引起的附加电压UN （能斯特效应） 4. 热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪－勒
杜克效应 ）
第7页/共15页
消除附加电压
为了减小附加效应对测量霍耳电压UH的影 响，我们采用对称测量法，即将I和B正反两 个方向组合出四种情况：
度d的关系：
VH
RH
IB d
式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电
量q的关系：
RH
1 nq
若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则 UH KH IB
第5页/共15页
霍尔元件中的附加效应
在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应 的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电 压叠加的结果。
附加电压 1.不等势电压Uo （不等势效应 ）＝Is . R
霍尔U电H压的14测(量U结1 果为U：2 U3 U4 )
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操作指南
• 实验装置 • 操作要点
第9页/共15页
实验装置
KH值
霍尔元件
励磁线圈
工作电路
测量电路
第10页/共15页
励磁电路
操作要点
第2页/共15页
预备知识
•霍尔效应 •霍尔元件中的附加效应外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场 和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象 称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电 压）。
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霍尔效应
霍尔电压UH与电流I和磁感应强度B及元件的厚
第6页/共15页
霍尔元件中的附加效应
2.温差电效应引起的附加电压UE （厄廷好森效应） 3.热磁效应直接引起的附加电压UN （能斯特效应） 4. 热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪－勒
杜克效应 ）
第7页/共15页
消除附加电压
为了减小附加效应对测量霍耳电压UH的影 响，我们采用对称测量法，即将I和B正反两 个方向组合出四种情况：
度d的关系：
VH
RH
IB d
式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电
量q的关系：
RH
1 nq
若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则 UH KH IB
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霍尔元件中的附加效应
在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应 的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电 压叠加的结果。
附加电压 1.不等势电压Uo （不等势效应 ）＝Is . R
实验课霍尔效应实验 ppt课件
二、实验目的
• 〔1〕了解霍尔效应微观机理。 • 〔2〕测绘试样的VH-IS 和VH-IM曲线。
1、霍耳效应的微观机理
三、实验原理
UH
K
IB d
M
fm
I
N EH﹢﹢﹢﹢v ﹢﹢fe ﹢﹢
？
fmev B feeEH
vBEH
UH b
fmfe
2、电流强度的微观机理
vB U H b
设单位体积内载流子数密 度为n，那么电流强度为
•3，坚持电流IM＝400mA不变，改动电流Is,丈量对应的 霍尔电压VH，绘制VH-Is曲线 。 •4，坚持磁场电流Is＝2.00mA不变，改动电流IM,丈量 对应的霍尔电压VH，绘制VH-IM曲线 。
五、本卷须知：
• 1.请勿挪动霍尔片的位置! • 2.电流和磁场的正负：(上正下负〕 • 闸刀向上合时，电流和磁场的为正。 • 3.仪表稳定后方可读数。 • 4.Is和IM千万不可联错。
• 2，接通电源，预热5分钟。 • 3，坚持电流IM＝400mA不变，改动电流Is,丈
量对应的霍尔电压VH，绘制VH-Is曲线 。 • 4，坚持磁场电流Is＝2.00mA不变，改动电流
IM,丈量对应的霍尔电压VH，绘制VH-IM曲线 。
•1.熟习实验仪器的面板构造，了解各“调理〞旋钮的作用 和本卷须知，正确联线。 •2，接通电源，预热5分钟。
Ｂ
d
IB
UH
b Ｉ UH K d
一、背景引见
2.霍尔效应应价值。 • • 根据霍尔效应原理制备的霍尔元件是一种磁传
感器，可将许多非电、非磁的物理量例如力、力 矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、 角度、角速度、转数、转速以及任务形状发生变 化的时间等，转变成电量来进展检测和控制 . • • 它具有许多优点：构造结实，体积小，分量轻， 寿命长，安装方便，耐震动，不怕灰尘、油污、 水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
霍尔效应实验-PPT课件
（1- 5）
将
可得 I nebd V vbB代入 v
H
H
v I B ned H
可改写为
V RI B d KI B
H H H
该式与
一致 KI B V RI d和式 V H H H H
就是霍尔系数 R 1ne
（1）厄廷豪森效应
• 1887年厄廷豪森发现，由于载流子的速度不相等， 它们在磁场的作用下，速度大的受到的洛仑兹力大， 绕大圆轨道运动，速度小则绕小圆轨道运动，这样导 致霍尔元件的一端较另一端具有较多的能量而形成一 个横向的温度梯度。因而产生温差效应，形成电势差， 记为 其方向决定于 I 和磁场B的方向，并可判断， V V V H 始终同向。
霍尔效应实验仪的部件之一：电磁铁（2500GS/A）
霍尔样品及调节架
调节架上的水平和垂直刻度
霍尔效应测试仪
实验原理
Z
B Y 4 d 1
IH
2 X 3
VH
V RI B d H H
(1-1)
上式中比例系数R称为霍尔系数，对同一材料R为一常数。 因成品霍尔元件（根据霍尔效应制成的器件）d也是一常数。 故R/d常用另一常数K来表示，有
2. 在记录的螺线管长度L，匝数N和励磁电流代入B的公式 中B 算出B理论值与X=10.0cm比较，分析原因 u N I L 0 M 3. 绘制 I M~B曲线，分析励磁电流与磁感应强度的关系。
4. 绘制I H ~V H 曲线，分析工作电流 I H 与霍尔电压
VH
的关系。
5. 将实际测量的霍尔灵敏度K值与实验室给出值进行比较，分析 异号观测法的作用。
霍尔效应实验
山东农业大学物理实验教学中心
霍尔效应是霍尔 (Hall)24
大一物理实验报告 答辩 霍尔效应与应用设计PPT剖析PPT文档35页
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
大一物理实验报告 答辩 霍尔效应与应 用设计PPT剖析
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
谢谢你的阅读
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
大一物理实验报告 答辩 霍尔效应与应 用设计PPT剖析
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
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《霍尔效应及应用》课件
磁流体发电原理
磁流体发电是一种高效、清洁的发电方式，利用高温、高速的离子或等离子体流 过强磁场时产生的洛伦兹力，使带电粒子与磁场相互作用，产生电能。
磁流体发电装置
磁流体发电装置主要包括燃烧室、磁体、电极和冷却系统等部分。燃烧室产生高 温、高速的离子或等离子体流，穿过强磁场区域，在电极上产生电压和电流。
核磁共振成像（MRI）
利用磁场梯度变化产生的霍尔效应，实现人体内部结构的无创、 无痛、无辐射的成像。
超声波成像
通过检测声波在人体组织中的传播速度和方向变化，利用霍尔效应 分析声波的传播特性，实现医学成像。
磁场感应成像
利用磁场感应技术，通过测量人体内部磁场变化产生的霍尔效应， 实现高分辨率的医学成像。
。
生物学中的应用
生物磁场测量
利用磁场感应技术，测量生物体 内磁场变化产生的霍尔效应，研 究生物磁场的分布和变化规律， 为生物医学研究提供重要依据。
生物电信号检测
通过测量生物电信号的变化，利 用霍尔效应分析生物电信号的传 播特性和生理机制，为生物医学 研究和临床诊断提供技术支持。
02
在汽车工业中，霍尔元 件用于发动机控制、气 囊安全系统、ABS防抱 死系统等。
03
在新能源领域，霍尔元 件用于光伏逆变器、风 力发电系统的电流和磁 场检测。
04
在智能家居领域，霍尔 元件用于智能电表、智 能家居控制系统的传感 器模块。
01
霍尔效应在磁流体 发电和磁悬浮列车
中的应用
磁流体发电原理及装置
《霍尔效应及应用》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 霍尔效应简介 • 霍尔效应的实验研究 • 霍尔效应在电子学中的应用 • 霍尔效应在磁流体发电和磁悬浮列
磁流体发电是一种高效、清洁的发电方式，利用高温、高速的离子或等离子体流 过强磁场时产生的洛伦兹力，使带电粒子与磁场相互作用，产生电能。
磁流体发电装置
磁流体发电装置主要包括燃烧室、磁体、电极和冷却系统等部分。燃烧室产生高 温、高速的离子或等离子体流，穿过强磁场区域，在电极上产生电压和电流。
核磁共振成像（MRI）
利用磁场梯度变化产生的霍尔效应，实现人体内部结构的无创、 无痛、无辐射的成像。
超声波成像
通过检测声波在人体组织中的传播速度和方向变化，利用霍尔效应 分析声波的传播特性，实现医学成像。
磁场感应成像
利用磁场感应技术，通过测量人体内部磁场变化产生的霍尔效应， 实现高分辨率的医学成像。
。
生物学中的应用
生物磁场测量
利用磁场感应技术，测量生物体 内磁场变化产生的霍尔效应，研 究生物磁场的分布和变化规律， 为生物医学研究提供重要依据。
生物电信号检测
通过测量生物电信号的变化，利 用霍尔效应分析生物电信号的传 播特性和生理机制，为生物医学 研究和临床诊断提供技术支持。
02
在汽车工业中，霍尔元 件用于发动机控制、气 囊安全系统、ABS防抱 死系统等。
03
在新能源领域，霍尔元 件用于光伏逆变器、风 力发电系统的电流和磁 场检测。
04
在智能家居领域，霍尔 元件用于智能电表、智 能家居控制系统的传感 器模块。
01
霍尔效应在磁流体 发电和磁悬浮列车
中的应用
磁流体发电原理及装置
《霍尔效应及应用》 ppt课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 霍尔效应简介 • 霍尔效应的实验研究 • 霍尔效应在电子学中的应用 • 霍尔效应在磁流体发电和磁悬浮列
《霍尔效应实验》课件
数据处理
根据实验数据绘制霍尔电压与电流、 磁场强度的关系图，并进行分析。
结果解释
根据实验结果解释霍尔效应的原理， 并探讨其在现代科技中的应用。
04 霍尔效应的应用
磁场测量
霍尔效应传感器
利用霍尔元件测量磁场，可以用于测量磁场的强度和方向，广泛应用于地质勘 查、导航、电机控制等领域。
磁通量密度测量
通过测量磁通量密度，可以了解材料的磁性能，对于材料科学和物理学研究具 有重要意义。
具有高灵敏度、高线性度、高重 复性和低功耗等优点，能够测量 微弱的磁场和电流。
03 霍尔效应实验步骤
实验准备
实验器材
霍尔效应测量仪、电源、 导线、磁铁、测量尺等。
实验原理
霍尔效应是指当电流通过 磁场中的导体时，在导体 两端产生横向电势差的现 象。
安全注意事项
确保电源电压在安全范围 内，避免电流过大导致设 备损坏或人员伤亡。
霍尔效应的重要性
霍尔效应的应用广泛，涉及到磁场测量、电流测量、电机控制、电子开关等方面。
在现代科技领域，霍尔效应的应用已经渗透到各个领域，如汽车工业、航天航空、 医疗器械等。
霍尔效应的发现和研究推动了物理学和电子工程学科的发展，为人类科技进步做出 了重要贡献。
02 霍尔效应实验原理
洛伦兹力
洛伦兹力
《霍尔效应实验》课件
目录
• 霍尔效应简介 • 霍尔效应实验原理 • 霍尔效应实验步骤 • 霍尔效应的应用 • 实验注意事项 • 参考文献
01 霍尔效应简介
霍尔效应的定义
01
02
03
霍尔效应
在磁场中，当电流通过导 体时，会在垂直于电流和 磁场的导体侧产生电动势 的现象。
霍尔电压
《霍尔效应及其应用》课件
学习建议
深入理解霍尔效应的原理
学习霍尔元件的应用实例
为了更好地理解和应用霍尔效应，建议学 习者深入了解洛伦兹力、载流子迁移等概 念，以及它们在霍尔效应中的作用。
通过学习霍尔元件在不同领域的应用实例 ，可以加深对霍尔效应的理解，并了解其 实际应用价值。
实验操作与数据分析
关注霍尔效应的最新研究进展
建议学习者通过实验操作来验证霍尔效应 ，并学会对实验数据进行处理和分析，以 提高实验技能和数据处理能力。
详细描述
利用霍尔效应可以制造高稳定性的磁场传感器和电流传感器，用于信息存储、通信、雷达等领域，提高信息传输 的可靠性和稳定性。
05
总结
本章重点
霍尔效应的基本原理
霍尔效应是指当电流通过某些半导体材料时，会 在垂直于电流的方向上产生一个横向的电压差， 这个现象的原理涉及到洛伦兹力、载流子迁移等 概念。
测量电流
霍尔效应还可以用来测量电流，其原理是当电流通过一个导 体时，会产生一个垂直于电流方向的磁场，这个磁场的大小 与电流的大小成正比。因此，通过测量这个磁场的大小，就 可以推算出电流的大小。
霍尔电流传感器具有测量范围广、精度高、线性度好等优点 ，因此在电力电子、电机控制、开关电源等领域有广泛应用 。
。
磁场发生器
产生恒定或可调的磁场 ，以观察霍尔电压的变
化。
测量仪表
电压表、电流表等，用 于测量霍尔电压和电流
。
实验步骤
连接电路
将电源、磁场发生器、霍尔元 件和测量仪表按照电路图正确 连接。
测量数据
使用测量仪表记录不同磁场强 度下霍尔电压和电流的数据。
准备实验器材
根据实验需求选择合适的霍尔 元件、电源、磁场发生器和测 量仪表。
相关主题
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VH-IM曲线
通过回归法可计算出k2=12.0725
可得到
与仪器标注178 mV/mA·T相差不大
计算KH的不确定度 由于实验没有对同一数据进行多次测量取平均值，没有A 类不确定度，B类不确定度源于仪器的测量误差，已知仪 器的测量准确度为0.5%，取均匀分布
r
r
r
0.0005775 mV/mA·T
实验内容
1.测量霍耳电压与工作电流，记录数据测绘VH-IS曲线
恒定磁场，保持励磁电流IM=0.50A，调整工作电流IS,记录数据 根据数据画出VH-IS曲线，
VH-IS曲线
通过回归法可计算出k1=2.0123
2.测量霍耳电压与励磁电流IM，记录数据测绘VH-IM曲线
恒定磁场，保持工作电流IS=3..00mA，调整励磁电流IM,记录数据 根据数据画出VH-IM曲线，
如果只使用两个电压的平均值 (|V1|+|V2|)/2= VH + VN + VRL + VE (|V1|+|V3|)/2= VH + VE (|V2|+|V4|)/2= VH + VE (|V3|+|V4|)/2= VH - VN - VRL + VE 由②可以知道实验时VE很小可以忽略，但是这 样做对斜率造成的影响 是否明显呢？
3.在零磁场下（即IM=0），测量VBC（即Vσ ）。（IS取0.10， 0.20，0.30……1.00mA）
通过回归法可计算出 k3=766.545
5
计算载流子浓度n、电导率、迁移率μ与其不确定度:
UN 、Uσ、Uμ 主要源于所给霍尔 元件尺寸的误差
4.亥姆霍兹线圈单边水平方向磁场分布（IS=3.00mA，IM=0.500A）
影响： 这些都会导致在霍尔效应中作用于霍尔元件的磁 场与相比理论值偏小，产生的霍尔电压VH会偏小。 偏差的大小取决于操作和实验装置的调试，可以 通过采用更精准的装置来减小误差
谢谢！
5.通电螺线管轴向磁场分布（IM为500mA，Is为3.00mA）
）
通电螺线管轴线上磁感应强度
7 6
5
4
3
2
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
理论值
测量值
实验遇到的问题及解决的方法
①是否需要考虑地磁场？ 不需要。地磁场过于微弱（50-60μT），对实 验产生的影响完全可以忽略， 但如果周围有产生强磁场的物体，比如变压 器，输电线等，最好换更场地
②实验使用了直流电，而且会长时间使用装置， 这样做是否会影响实验结果？ 有影响，爱廷豪森效应—热电效应引起的附加 电压VE被证明无法消除，但可通过使用交流电减 小误差，即便使用直流电，在非大电流，非强磁 场下，VH >> VE，因此VE可忽略不计 实验中本人将一空闲装置启动后单独放置了半 个小时左右，其读数变化不明显（约0.02mV），
为了严谨，使用装置时最好每十分钟关机冷却一 分钟以上
③记录时需记录V1、V2、V3、V4并求平均值过于 麻烦，能否只用两个电压数据的平均值 完成实 验？ 在实验中发现两个电压数据的平均值不但接近 四个电压的平均值，而且与电流之间的回归方程 的斜率似乎也很接近 我们无法彻底消除误差，但我们可以减小误 差，只要可以将其减小到我们可以接受的范围， 依旧可以算作排除了误差影响，而用尽可能少的 实验操作减少误差也是实验的重点之一
借助实验1的数据，进行计算 使用四个数据的平均值时，通过回归法计算出k=2.0123 只使用V1、V2的平均值时，通过回归法计算出k=2.0182 只使用V1、V3的平均值时，通过回归法计算出k=2.0121 只使用V2、V4的平均值时，通过回归法计算出k=2.0125 只使用V3、V4的平均值时，通过回归法计算出k=2.0064
实验原理
一、霍尔效应原理
VH IS
根据霍尔系数RH可进一步确定以下参数
载流子浓度
电导率
迁移率
二、实验中的副效应及其消除方法
（1）不等势电压降V0 （2）爱廷豪森效应—热电效应引起的附加电压VE （3）能斯托效应—热磁效应直接引起的附加电压VN （4）里纪—勒杜克效应—热磁效应产生的温差引起的附加电压VRL
霍尔效应与应用设计
当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子 发生偏转，在垂直于电流和磁场的方向会产生 一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，
这一现象就是
霍尔效应
霍尔效应的应用
在现代汽车上广泛应用的霍尔器件： ABS 系统中的速度传感器 汽车速度表和里程表 液体物理量检测器 发动机转速传感器。
量子领域的霍尔效应
0
非大电流，非强磁场下，VH＞＞ VE，因此VE可略而不计
三、利用霍尔效应原理测量磁场
利用霍尔效应测量磁场是霍尔效应原理的典型应用。 若已知材料的霍尔系数RH，通过测量霍尔电压VH， 即可测得磁场。其关系式是
四、长直通电螺线管轴线上磁感应强度
根据毕奥-萨伐尔定律，对于长度为2L,匝数为N,半径为 R的螺线管离开中心点用两个电压数据的平均值进行计算
④实验中还有哪些未考虑到的误差？会有什么影 响？如何处理这些误差？ 实验装置不可能达到绝对完美的精准。霍尔元件不 会完美地位于励磁线圈几何中心点上，也不会刚好处于 螺线管的几何轴线上，与磁场也不会完全垂直，线圈、 螺线管不可避免的会有漏磁现象，磁场分布变化也不会 处处平缓
【实验目的】 1．通过实验掌握霍尔效应基本原理，了解霍尔 元件的基本结构； 2．学会测量半导体材料的霍尔系数、电导率、 迁移率等参数的实验方法和技术； 3．学会用“对称测量法”消除副效应所产生的 系统误差的实验方法。 4．学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场 分布。 5. 探究能否用更少的数据完成实验