霍尔效应原理与实验
霍尔效应原理及其应用实验的原理
霍尔效应原理及其应用实验的原理1. 霍尔效应原理简介霍尔效应是一种基于磁场和电流相互作用的现象，最早由美国物理学家爱德华·霍尔 (Edwin Hall) 在1879年发现。
它指的是当电流通过一块薄膜或导体时，如果该薄膜或导体处于垂直于导流方向的磁场中，将会在薄膜或导体的两侧产生电势差，这个现象就称为霍尔效应。
2. 霍尔效应的原理机制霍尔效应的产生主要是由于电子在磁场中受洛伦兹力的作用而产生的。
当电流通过导体时，导体内部自由电子沿着导流方向运动时，受到垂直于电流方向的磁场力作用，这个力使电子聚集到导体的一侧，导致该侧电子浓度增加；而在另一侧，由于电子迁移带走了部分正电荷，导致该侧缺电荷，即电子浓度降低。
这种聚集和带走导致产生了两侧电荷的不平衡，从而形成了电势差。
3. 霍尔效应的实验装置为了观察和测量霍尔效应，通常使用以下简单的实验装置： - 磁铁：产生垂直于电流方向的磁场； - 直流电源：提供电流； - 导体材料：将电流引入，并测量霍尔电势差； - 电压测量仪：用于测量霍尔电势差。
4. 霍尔效应实验的步骤进行霍尔效应的实验，通常按照以下步骤进行： 1. 准备实验装置：包括磁铁、直流电源、导体材料和电压测量仪。
2. 将导体材料安装在磁铁附近，并用夹子固定。
3. 连接直流电源和导体材料，调节电流大小。
4. 用电压测量仪测量导体材料两侧的电势差，即霍尔电压。
5. 根据实验数据计算出霍尔系数、霍尔电压和磁场强度之间的关系。
5. 霍尔效应的应用霍尔效应具有广泛的应用，如下所示： - 磁敏传感器：利用霍尔效应实现磁场测量，广泛应用于自动控制、磁浮技术、轨道交通等领域。
- 速度测量：通过测量霍尔电压来确定导体的速度，用于车辆的速度测量、电机控制等方面。
- 电流测量：通过测量霍尔电压来测量电流大小，用于电力系统的实时监测和保护。
- 位置传感器：结合磁场和霍尔效应，实现位置的精确测量，用于自动化生产和机器人控制。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理一、引言霍尔效应是指在导体中通过电流时，当垂直于电流方向的磁场作用下，会在导体两侧产生一种电势差现象。
这种现象被称为霍尔效应，是由英国科学家埃德温·霍尔于1879年首次发现并描述的。
霍尔效应不仅在电子学领域有重要应用，还在磁性材料和固态物理学等领域中起着重要作用。
本文将介绍霍尔效应的实验原理及其应用。
二、实验装置为了观测和测量霍尔效应，通常需要用到以下实验装置：1. 霍尔元件：霍尔元件是一种由半导体材料制成的电子器件，常见的有霍尔芯片和霍尔传感器。
2. 电流源：用来提供实验电路中所需的电流。
3. 磁场源：通常使用恒定磁场源，常见的有永磁体或电磁铁。
4. 电压测量设备：如万用表或示波器等，用于测量实验电路中的电压信号。
三、实验步骤根据霍尔效应的实验原理，进行霍尔效应的实验步骤如下：1. 连接电路：将霍尔元件与电源和电压测量设备连接，确保电路的正常工作。
根据实验要求设置合适的电流大小。
2. 施加磁场：在霍尔元件的两侧施加一个垂直于电流方向的磁场。
可以使用永磁体或电磁铁来产生磁场。
3. 测量电压：在霍尔元件的两侧测量电压差，即霍尔电压。
可以通过万用表或示波器等设备进行测量。
同时，也可以调整磁场强度和方向，观察霍尔电压的变化情况。
4. 记录数据：根据实验结果，记录霍尔电压和磁场强度及方向的数据。
四、实验原理解析霍尔效应是由于导体中的载流子在垂直磁场的作用下受到洛伦兹力的影响而产生的。
根据洛伦兹力的方向，可推导出霍尔电势差的方向。
根据实验数据的分析，可以得到以下结论：1. 当载流子为正电荷时，其在垂直磁场中受到的洛伦兹力方向与载流子运动方向相同，导致在霍尔元件中形成正电势差。
2. 当载流子为负电荷时，其在垂直磁场中受到的洛伦兹力方向与载流子运动方向相反，导致在霍尔元件中形成负电势差。
五、应用领域霍尔效应具有广泛的应用领域，例如：1. 磁场测量：由于霍尔电压与磁场强度成正比，因此可以利用霍尔效应来测量磁场的强度和方向。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理霍尔效应是一种基于自然界中存在的霍尔电场的物理现象。
这个效应被发现于19世纪60年代，它的原理可以被广泛应用于测量电流、磁场和材料特性等领域。
本文将介绍霍尔效应的实验原理，并解释其应用和实验步骤。
一、实验原理霍尔效应是指当在导体中通过电流时，如果该导体处于磁场中，则会在导体两侧产生电位差。
这个电位差被称为霍尔电压，它与电流、磁场以及材料特性之间存在一定的关系。
实验中，我们使用一块具有霍尔效应的导体样品，将其置于一个磁场中，并通过导体施加一定大小的电流。
随着电流通过导体，霍尔电场会导致在导体两侧产生电势差。
这个电势差可以通过使用霍尔电势差测量装置进行测量，并由此得出霍尔系数和导体的特性。
二、实验设备和材料为了进行霍尔效应实验，我们需要准备以下设备和材料：1. 一块具有霍尔效应的导体样品（例如硅片）；2. 磁场产生器（例如电磁铁）；3. 不锈钢夹持器用于在样品上施加电流；4. 霍尔电势差测量装置（例如霍尔电压计）；5. 电流源（例如直流电源）；6. 笔记本电脑或数据记录仪。
三、实验步骤下面是进行霍尔效应实验的基本步骤：1. 将导体样品固定在一个稳定的位置，并确保它与磁场产生器之间的距离足够近；2. 使用不锈钢夹持器将电流引线连接到样品上的两个接点；3. 将霍尔电势差测量装置的电极放在样品两侧，并将其连接到笔记本电脑或数据记录仪上；4. 打开磁场产生器，并调节磁场的大小和方向；5. 打开电流源，使一定大小的直流电流通过样品；6. 记录测量装置上显示的霍尔电势差值，并随着磁场和电流大小的变化进行多组实验；7. 根据测量结果，计算出霍尔系数和导体的特性。
四、实验应用和意义霍尔效应的实验可以用于多个应用领域：1. 电流测量：通过测量霍尔电势差，可以准确测量通过导体的电流大小；2. 磁场测量：通过测量霍尔电势差和已知的电流大小，可以计算出磁场的强度和方向；3. 材料特性研究：不同类型的材料具有不同的霍尔系数，通过测量霍尔电势差可以研究材料的特性和性质。
霍尔效应的原理和应用实验
霍尔效应的原理和应用实验1. 引言霍尔效应是指当导体中有电流通过时，在垂直于电流方向与磁场方向的方向上会产生电势差的现象。
这个效应在电子学中有着重要的应用，特别是在传感器和测量领域。
本文将介绍霍尔效应的原理和实验过程，并探讨其在不同应用领域中的具体应用。
2. 霍尔效应的原理霍尔效应的原理可以通过以下几点来解释：•霍尔效应是由于运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用而产生的。
•当电流通过导体时，电流载流子受到垂直于电流方向和磁场方向的洛伦兹力的作用，导致电流载流子的堆积和偏移。
•霍尔元件中存在一个沿垂直于电流方向的电势差，这个电势差被称为霍尔电压。
3. 霍尔效应的实验为了验证和观察霍尔效应，我们可以进行以下实验步骤：3.1 实验材料和设备•霍尔元件：一种薄片状的半导体材料，通常是块状的晶体硅。
•磁场源：可以通过使用永磁体或电磁体来产生磁场。
•电源：用于提供电流。
•带有示波器功能的电压测量仪器：用于测量霍尔电压。
3.2 实验步骤1.将霍尔元件连接到电路中，确保电流可以通过霍尔元件。
2.将磁场源放置在霍尔元件周围，以确保垂直于电流方向的磁场。
3.使用电压测量仪器测量霍尔电压。
4.改变电流的大小和方向，并记录相应的霍尔电压值。
5.改变磁场的大小和方向，并记录相应的霍尔电压值。
3.3 实验注意事项•在实验过程中，要确保电路连接正确，避免电流和磁场干扰。
•注意保持实验环境的稳定，避免外部干扰。
4. 霍尔效应的应用实验霍尔效应在各个领域都有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用实验：4.1 磁场测量通过测量霍尔电压可以得到与磁场强度相关的信息。
可以使用霍尔元件制作磁场传感器，用于测量磁场强度的大小和方向。
4.2 电流测量通过对霍尔元件施加恒定的磁场，可以用霍尔电压来测量通过导体的电流。
4.3 速度测量通过将霍尔元件安装在旋转物体上，可以测量旋转物体的速度。
当物体转动时，霍尔电压的变化与物体的速度成正比。
4.4 位置测量通过将霍尔元件安装在运动物体上，可以测量物体的位置。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理引言：在研究电磁学和物理学等相关领域时，霍尔效应是一个重要的实验现象。
该效应由爱德华·霍尔在1879年首次观察到，并被广泛应用于传感器、开关和计量设备等领域。
本文将介绍霍尔效应实验的原理及相关实验装置，以及实验中需要注意的要点。
一、实验目的霍尔效应实验的主要目的是研究当一个电流通过载流子数量、方向及速度不同的导体时产生的霍尔电压效应。
通过实验，我们可以进一步了解霍尔效应的物理本质以及相关参数的测量方法。
二、实验原理霍尔效应是指在一个垂直于电流流向的磁场中，当电流从导体中流过时，会产生一种垂直于电流和磁场方向的电势差，这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压（VH）与电流（I）、磁感应强度（B）以及材料本征霍尔系数（RH）之间存在关系。
根据该关系可以得到公式：VH = RH * I * B因此，通过测量霍尔电压，可以推导出材料的霍尔系数，从而了解导体情况。
三、实验装置1. 电源：用于提供所需的电流，确保实验安全、稳定运行。
2. 磁铁：产生一个恒定的磁场，可以使用永磁铁或电磁铁。
3. 引线和导线：将电流引入实验装置，连接各个实验部分。
4. 载流子材料：通常使用金属导体作为载流子材料，如铜线或硅片。
5. 电压测量仪：用于测量霍尔电压，可以是数字电压表或示波器等。
四、实验步骤1. 将磁铁放置在所需位置，确保磁场垂直于电流方向。
2. 通过电源将恒定电流注入载流子材料中。
3. 使用电压测量仪测量载流子材料两侧的电压差，即霍尔电压。
4. 改变电流强度或磁感应强度，观察霍尔电压的变化。
5. 根据实验数据，计算材料的霍尔系数。
五、注意事项1. 实验过程中，一定要注意电流的安全，避免触电或短路等意外情况的发生。
2. 磁场应保持稳定，不应有较大的波动。
3. 测量电压时，确保测量仪器的准确性和灵敏度，避免由于仪器误差导致结果不准确。
4. 多组数据的采集可以提高实验结果的准确性与可靠性。
5. 在实验完成后，及时关闭电源和处理实验装置，保持实验环境整洁。
霍尔效应及其应用实验原理
霍尔效应及其应用实验原理霍尔效应是一种利用材料内部自由电子的磁场运动所引起的电压现象，也是一种用来测量磁场强度和磁场方向的技术。
该效应可以在所有导体材料中观察到，尤其是在半导体材料中表现出更为复杂的特性。
霍尔效应的实验原理是：当一个导体材料处于垂直于磁场方向的磁场中，自由电子的运动受到磁场的力作用而偏向一侧，形成电荷分离，从而产生电势差，这个电势差称为霍尔电势差。
霍尔电势差与磁场的大小和电流的方向有关。
一般来说，当电流方向与磁场垂直时，霍尔电势差达到最大值；当电流方向与磁场平行时，霍尔电势差为零。
霍尔效应在实际应用中有着广泛的用途，包括测量磁场强度和方向、测量导体材料内部自由电子浓度、测量射线辐照量等。
在半导体材料中，霍尔效应可以用来测量载流子类型、载流子浓度以及半导体的类型等。
在实验中，霍尔效应的应用可以通过霍尔元件进行。
霍尔元件通常是一个纯半导体片，在片的交叉口处引入掺杂杂质，使其形成p型和n型结构，从而形成一个p-n结。
当通过霍尔元件的电流和磁场垂直时，就可以观察到霍尔电势差的产生。
具体实验步骤如下：1.准备霍尔元件。
将霍尔元件插入电路板的插孔中，连接元件的负载电阻。
2.设置磁场。
将磁铁放在电路板上方并打开电源，调整磁铁的位置和方向，使磁场垂直于霍尔元件。
3.测量电压。
开启电源，调节电流大小，记录不同电流下霍尔电压的大小和方向。
4.绘制图表。
将电流和霍尔电压数据绘制成图表，根据图表分析霍尔电势差与电流和磁场的关系。
霍尔效应具有广泛的应用前景，特别是在微电子工业中，可以用来测量半导体性能和器件参数，从而提高半导体器件制造的精度和可靠性。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理霍尔效应是一种基于霍尔现象的物理现象，通过在导体中施加磁场和电流，产生横向电场的效应。
该效应以美国科学家爱德华·霍尔的名字命名，于1879年被他发现。
霍尔效应在电子学及材料科学等领域具有重要的应用。
本文将介绍霍尔效应实验的原理和基本概念。
一、霍尔效应的基本原理在导体中，当在横向方向施加电场时，电子将受到洛伦兹力的作用，导致电子在导线中的偏移。
偏移的结果是产生横向电场，该电场会导致电子在纵向方向上堆积，使得导体两侧的电势差产生。
这就是霍尔效应的基本原理。
霍尔效应的数学表达式为：VH = RHBIL其中，VH代表霍尔电压，RH表示霍尔系数，B为垂直于电流的磁感应强度，I为电流，L为导线长度。
二、实验装置和步骤为了观察和测量霍尔效应，可以使用霍尔效应实验装置。
实验装置主要包括导体样品、磁场源、电源和电压测量仪器。
以下是实验步骤：1.准备样品：选择一块具有良好导电性的样品，并将其切成长方形或条状形状，以便后续实验操作。
2.建立电路：将样品连接到电源，并使电流通过样品。
用电压测量仪器测量导线两侧的电势差。
3.施加磁场：通过磁场源在样品附近建立一个垂直于电流的稳定磁场。
4.测量电压：在施加磁场的同时使用电压测量仪器测量导线两侧的霍尔电压。
5.记录数据：根据实验测量数据计算霍尔系数，并记录实验结果。
三、实验结果和讨论霍尔效应实验结果的分析和讨论是实验的最重要部分。
通过计算多组实验数据，可以得到样品的导电特性和材料的霍尔系数。
这对于研究材料的导电性和磁电耦合效应等方面具有重要意义。
在实验中，可以改变磁场的强度和方向，观察霍尔电压的变化。
根据霍尔电压和磁场的关系曲线，可以确定材料的电子迁移率和载流子密度等性质。
四、应用领域霍尔效应在现代科学和工程中有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：1.传感器技术：霍尔传感器是一种常用的非接触式传感器，可用于测量电流、磁场和位置等参数。
2.磁存储技术：霍尔传感器可以用于读取和写入磁存储器中的数据。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理霍尔效应（Hall effect）是指在导体中通过电流时，垂直于电流方向和磁场方向之间会产生一种称为霍尔电压的现象。
霍尔效应实验用来研究电流在磁场中运动时的特性，它在现代电子技术以及材料研究等领域有广泛的应用。
本文将介绍霍尔效应实验的原理、实验装置以及实验步骤。
实验原理：霍尔效应的产生与洛伦兹力有关，当电流通过导体时，在磁场的作用下电子将受到垂直于电流方向和磁场方向的力。
这个垂直力会导致电子在导体中堆积，进而形成电荷分布差异。
这种电荷分布差异在导体两侧就产生了不同的电位，从而形成了霍尔电压。
实验装置：进行霍尔效应实验需要以下实验装置：1. 霍尔片：霍尔片是实验的核心部分，通常为矩形的硅片或镓砷化物片，其边上有两个电极引出。
2. 磁场源：实验需要一个恒定的磁场，可以使用永磁体或者电磁体产生。
3. 电源：提供电流源。
4. 电压测量仪器：用于测量霍尔电压。
5. 多用电表：用于测量电流和电压等基本参数。
实验步骤：1. 将霍尔片固定在实验台上，并连接到电路系统中。
2. 连接电源和电压测量仪器，保证电路的闭合。
3. 调整磁场源的位置和强度，使其垂直于霍尔片。
4. 打开电源，通过调节电流大小控制电流通过霍尔片。
5. 使用多用电表分别测量电流和霍尔电压，并记录数据。
6. 改变磁场强度或者电流大小，重复步骤5，并记录相应的数据。
7. 根据测量数据绘制电流与霍尔电压之间的关系曲线。
实验结果分析：根据实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 当电流方向与磁场方向垂直时，霍尔电压达到最大值。
2. 霍尔电压与电流大小成正比，与磁场强度成正比。
3. 当电流方向与磁场方向平行时，霍尔电压为零。
在实际应用中，霍尔效应可以用于测量磁场的强度、方向以及电荷载流子的类型和浓度。
它被广泛应用于传感器、变压器、磁测量仪器等领域。
总结：霍尔效应实验是研究电流在磁场中的运动特性的重要实验之一。
通过实验我们能够深入了解霍尔效应的原理以及其在实际应用中的意义。
霍尔效应原理与实验
霍尔效应一、简介霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall ，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
二、理论知识准备1． 1． 霍尔效应将一块半导体或导体材料，沿Z 方向加以磁场B，沿X 方向通以工作电流I ，则在Y 方向产生出电动势H V ，如图1所示，这现象称为霍尔效应。
H V 称为霍尔电压。
(a) (b)图1 霍尔效应原理图实验表明，在磁场不太强时，电位差H V 与电流强度I 和磁感应强度B 成正比，与板的厚度d 成反比，即d IB R V HH =(1)或 IB K V H H =(2)式（1）中H R 称为霍尔系数，式（2）中H K 称为霍尔元件的灵敏度，单位为mv / (mA ·T)。
产生霍尔效应的原因是形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子（N 型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P 型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛仑兹力作用而产生的。
如图1（a ）所示，一快长为l 、宽为b 、厚为d 的N 型单晶薄片，置于沿Z 轴方向的磁场B中，在X 轴方向通以电流I ，则其中的载流子——电子所受到的洛仑兹力为j eVB B V e B V q F m -=⨯-=⨯=(3)式中V为电子的漂移运动速度，其方向沿X 轴的负方向。
e 为电子的电荷量。
m F 指向Y轴的负方向。
自由电子受力偏转的结果，向A 侧面积聚，同时在B 侧面上出现同数量的正电荷，在两侧面间形成一个沿Y 轴负方向上的横向电场H E（即霍尔电场），使运动电子受到一个沿Y 轴正方向的电场力e F，A 、B 面之间的电位差为H V （即霍尔电压），则jb V e j eE E e E q F H H H H e ==-==(4)将阻碍电荷的积聚，最后达稳定状态时有0=+e m F F=+-j b V e j eVB H即b V eeVB H= 得 VBb V H =(5)此时B 端电位高于A 端电位。
霍尔效应原理及其应用实验报告
霍尔效应原理及其应用实验报告霍尔效应是指当导体中有电流通过时，如果在导体中垂直于电流方向施加一个磁场，就会在导体的横向两侧产生电势差。
这一现象被称为霍尔效应，它是由美国物理学家爱德温·霍尔于1879年发现的。
霍尔效应在电子学和磁学领域有着重要的应用，本实验旨在通过具体的实验操作，深入理解霍尔效应的原理及其在实际中的应用。
一、实验原理。
1. 霍尔效应原理。
当导体中有电流通过时，如果在导体中垂直于电流方向施加一个磁场，就会在导体的横向两侧产生电势差。
这一现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的原理是基于洛伦兹力的作用。
当导体中有电流通过时，电子会受到磁场力的作用，从而产生横向的电势差。
2. 实验装置。
本实验采用的装置主要包括霍尔元件、直流电源、磁铁、示波器等。
霍尔元件是本实验的核心部件，它能够测量出在导体中产生的霍尔电压。
直流电源用来提供电流，磁铁用来产生磁场，示波器用来测量霍尔电压的大小。
二、实验步骤。
1. 将直流电源连接到霍尔元件的两端，调节直流电源的电流大小。
2. 将磁铁放置在霍尔元件的两侧，调节磁铁的位置和磁场强度。
3. 使用示波器来测量霍尔电压的大小，并记录下实验数据。
4. 根据实验数据，分析霍尔电压与电流、磁场强度之间的关系。
三、实验结果与分析。
通过实验数据的记录和分析，我们可以得出霍尔电压与电流、磁场强度之间的定量关系。
具体来说，霍尔电压与电流成正比，与磁场强度成正比。
这一定量关系可以用数学模型来描述，从而为霍尔效应的应用提供了理论基础。
四、应用实验。
1. 霍尔传感器。
霍尔传感器是利用霍尔效应原理制作的一种传感器，它可以测量磁场的强度。
在汽车、电子设备等领域有着广泛的应用，如测量车速、转速等。
2. 霍尔电流计。
霍尔效应还可以用来测量电流的大小。
通过将导体放置在磁场中，利用霍尔效应测量出导体中产生的霍尔电压，从而可以计算出电流的大小。
五、实验总结。
通过本实验，我们深入理解了霍尔效应的原理及其在实际中的应用。
实验报告 霍尔效应
实验报告霍尔效应一、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器，测量霍尔电压、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，当在薄片的纵向通以电流时，在薄片的横向两侧会产生一个电位差，这种现象称为霍尔效应。
这个电位差称为霍尔电压，用＄U_H$ 表示。
霍尔电压的产生是由于运动的载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用而发生偏转，在薄片的两侧积累了正负电荷，从而形成了电场。
当电场力与洛伦兹力达到平衡时，电荷的积累停止，霍尔电压达到稳定值。
2、霍尔电压的计算设半导体薄片的厚度为＄d$，载流子的浓度为＄n$，电流为＄I$，磁感应强度为＄B$，则霍尔电压＄U_H$ 可以表示为：＼U_H ＝＼frac{1}｛nq}IBd\其中，＄q$ 为载流子的电荷量。
3、测量磁场如果已知半导体薄片的参数（如载流子浓度＄n$、薄片厚度＄d$）以及通过的电流＄I$，测量出霍尔电压＄U_H$，就可以计算出磁感应强度＄B$：＼B ＝＼frac{nqdU_H}｛I}＼三、实验仪器1、霍尔效应实验仪，包括霍尔元件、电磁铁、电源、电压表、电流表等。
2、特斯拉计，用于测量磁场强度。
四、实验步骤1、连接实验仪器按照实验电路图连接好霍尔效应实验仪的各个部分，确保连接正确无误。
2、调整磁场打开电磁铁电源，逐渐增加电流，使磁场强度逐渐增大。
使用特斯拉计测量磁场强度，并记录下来。
3、测量霍尔电压（1）保持磁场强度不变，改变通过霍尔元件的电流＄I$，分别测量不同电流下的霍尔电压＄U_H$，记录数据。
（2）保持电流＄I$ 不变，改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压＄U_H$，记录数据。
4、数据处理（1）根据测量的数据，绘制霍尔电压＄U_H$ 与电流＄I$ 的关系曲线。
（2）绘制霍尔电压＄U_H$ 与磁场强度＄B$ 的关系曲线。
（3）根据实验原理中的公式，计算出半导体薄片的载流子浓度＄n$ 和薄片厚度＄d$。
大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】
大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】霍尔效应是1879 年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
阐述了霍尔效应的原理，霍尔元件的特点和分类以及在各个领域中的应用。
霍尔效应霍尔元件应用一、霍尔效应原理霍尔效应是1879 年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
霍尔效应是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于电流和磁场方向的试样的两个端面上出现等量异号电荷而产生横向电势差UH的现象。
电势差UH称为霍尔电压，EH称为霍尔电场强度。
此时的载流子既受到洛伦兹力作用又受到与洛伦兹力方向相反的霍尔电场力作用，当载流子所受的洛伦兹力与霍尔电场力相等时，霍尔电压保持相对稳定。
二、霍尔元件的特点和分类1.霍尔元件的特点。
霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，调试方便等。
霍尔元件和永久磁体都能在很宽的温度范围（-40 C〜1 50 C）、很强的振动冲击条件下工作，且磁场不受一般介质的阻隔。
另外它的变换器组件能够和相关的信号处理电路集成到同一片硅片上，体积小，成本低，且具有较好的抗电磁干扰性能。
2.霍尔元件的分类。
按照霍尔元件的结构可分为：一维霍尔元件、二维霍尔元件和三维霍尔元件。
一维霍尔元件又被称为单轴霍尔元件，它的主要参数是灵敏度、工作温度和频率响应。
运用此类器件时，就可将与适当的小磁钢一起运动的物体的位置、位移、速度、角度等信息以电信号的形式传感出来，达到了自动测量与控制的目的。
二维霍尔元件的结构是二维平面，也被称为平面霍尔元件；三维霍尔元件通常被称为非平面霍尔元件。
霍尔元件按功能可分为：线形元件、开关、锁存器和专用传感器。
三、霍尔效应的应用人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理霍尔效应是指在一个导电材料中，当电流通过材料时，通过外加磁场引起的电压差。
这一现象被广泛应用于传感器、测量仪器和磁力计等设备中。
本文将介绍霍尔效应实验的原理及相关实验过程。
一、原理介绍霍尔效应实验的原理基于霍尔效应的物理现象。
霍尔效应发生在具有载流子（电子或空穴）的导电材料中，而材料处于外加磁场中。
当通过该材料的电流沿着材料的一侧流动时，垂直于电流方向和外加磁场方向的霍尔电场产生。
霍尔电场引起的电势差称为霍尔电压（VH）。
霍尔电压的大小与电流强度、磁感应强度以及材料的特性参数（霍尔系数）有关。
二、实验材料与装置为了进行霍尔效应实验，需要以下材料与装置：1. 一块具有霍尔效应的导电材料（如硅片、镓砷化钎合连接片等）；2. 稳定的直流电源；3. 磁场产生装置（如永磁体或电磁铁）；4. 电压测量器（如电压表或示波器）；5. 连接线等。
三、实验步骤实验步骤如下：1. 将导电材料连接到电源的正负极上，确保电流通过材料。
2. 将磁场产生装置放置在材料的上方或下方，使磁场垂直于材料表面。
3. 使用电压测量器测量材料上的霍尔电压。
注意，为了减小误差，应该测量正负极两侧的电压差值。
4. 改变电流强度或磁场强度，重复步骤3，记录不同条件下的霍尔电压数据。
四、实验结果及分析根据实验所得到的霍尔电压数据，可以进行进一步的分析和计算。
通过比较不同条件下的霍尔电压大小，可以研究电流、磁场以及材料特性对霍尔效应的影响。
例如，可以绘制电流-霍尔电压曲线，以了解电流与霍尔电压的关系。
另外，霍尔效应实验还可以用于测量磁场强度。
根据霍尔电压与磁场的线性关系，可以通过测量霍尔电压的大小来计算磁场的强度。
这对于磁力计等测量仪器的应用非常重要。
五、实验应用霍尔效应实验在物理研究和工程技术中具有广泛的应用。
以下是一些实际应用领域：1. 传感器：霍尔效应传感器可以测量电流、磁场、速度等物理量，被广泛应用于汽车工业、航空航天、测量仪器等领域。
霍尔效应原理及其应用实验报告
霍尔效应原理及其应用实验报告实验目的：本实验旨在研究霍尔效应的原理及其在测量磁场强度和磁性材料特性等方面的应用。
实验仪器和材料：1. 霍尔效应实验装置（包括霍尔元件、恒流源、电压表等）2. 电磁铁3. 磁性材料（如铁、钢、铝等）4. 直流电源5. 电阻箱6. 连接线等实验原理：霍尔效应是指当电流通过具有横向磁场的半导体或金属材料时，在两侧形成电压差，这种现象称为霍尔效应。
霍尔效应的原理可由洛伦兹力和电子在材料中的运动轨迹相互作用来解释。
实验步骤：1. 将霍尔元件固定在实验装置中心位置上，并连接电路。
2. 将实验装置的电源和恒流源的开关打开，调节电源电压和恒流源电流，记录下相关数据。
3. 在没有磁场作用下，测量并记录下霍尔元件两侧的电压差。
4. 开启电磁铁，调节磁场强度，测量并记录下霍尔元件两侧的电压差。
5. 将不同磁性材料靠近霍尔元件，记录下霍尔元件两侧的电压差。
实验数据记录和处理：根据实际测量情况，记录下不同条件下的电流值、电压差、磁场强度等数据。
对实验数据进行分析和处理，绘制相关曲线和图表。
实验结果：根据实验数据处理的结果，可以得到不同条件下的电压-电流曲线、电压-磁场强度曲线等。
实验讨论：根据实验结果的分析，讨论霍尔效应在测量磁场强度和磁性材料特性方面的应用。
分析实验中可能存在的误差来源，并提出对实验的改进和完善。
结论：根据实验结果和讨论的分析，得出结论。
实验总结：通过本实验，我们深入了解了霍尔效应的原理及其在实际应用中的重要性。
实验中我们掌握了相关的实验操作技巧，提高了实验能力和科学研究的综合素质。
这对于我们日后的学习和科研工作具有重要意义。
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。
霍尔效应原理及其应用实验报告
霍尔效应原理及其应用实验报告一、引言。
霍尔效应是指当导体中有电流通过时，在垂直于电流方向上会产生电压差的现象。
这一效应的发现和应用，对于电子学领域有着重要的意义。
本实验旨在通过实验验证霍尔效应的存在，并探究其原理及应用。
二、实验原理。
霍尔效应的实验装置由霍尔元件、电源、电流表、电压表和磁铁等组成。
当电流通过导体时，垂直于电流方向的磁场会使得导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用，从而在导体的一侧产生电子聚集，而在另一侧产生电子空穴。
这就导致了在垂直于电流方向上产生电压差的现象，即霍尔电压。
霍尔电压的大小与电流强度、磁感应强度以及导体材料的性质有关。
三、实验步骤。
1. 将霍尔元件固定在实验台上，并连接好电源、电流表和电压表。
2. 调节电源使得电流通过霍尔元件，同时在霍尔元件周围放置磁铁，使得磁感应强度在一定范围内变化。
3. 测量不同电流强度下，霍尔元件产生的电压差，并记录实验数据。
4. 改变磁感应强度，重复步骤3的实验，并记录数据。
5. 根据实验数据，分析霍尔电压与电流强度、磁感应强度之间的关系。
四、实验结果与分析。
实验数据表明，当电流通过霍尔元件时，随着电流强度的增加，霍尔电压也随之增加。
而在相同电流强度下，随着磁感应强度的增加，霍尔电压也随之增加。
这与霍尔效应的原理相符合。
通过对实验数据的分析，可以得出霍尔电压与电流强度、磁感应强度之间的关系式。
五、应用实验。
霍尔效应在实际中有着广泛的应用，例如霍尔传感器可以用于测量电流、磁场、速度等物理量，同时也可以用于制作霍尔开关、霍尔电流表等电子元器件。
本实验还可以通过改变导体材料、磁铁形状等条件，探究霍尔效应在不同条件下的变化规律，从而拓展其应用领域。
六、结论。
通过本实验，验证了霍尔效应的存在，并探究了其原理及应用。
实验结果表明，霍尔电压与电流强度、磁感应强度之间存在一定的关系。
霍尔效应在电子学领域有着重要的应用价值，对于提高电子元器件的性能和精度有着重要的意义。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理霍尔效应是指当电流通过一段导体时，垂直于电流方向施加一个磁场，就会在导体的一侧产生一种电势差。
这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应的实验可以通过霍尔效应测量仪器来进行。
一、实验原理霍尔效应实验原理是基于磁场对电荷运动的影响以及导体内部电压差的形成。
在垂直于电流通过的导体上施加磁场后，磁场对电子运动轨道产生了一定的作用力。
这个力会使电子偏离原本的运动轨道，从而导致电子在导体中聚集形成电势差。
这个电势差称为霍尔电压，用VH表示。
根据霍尔效应实验原理，还可以进一步推导出霍尔电压与电流、磁场强度和导体材料特性之间的关系。
根据这个关系，我们可以通过测量霍尔电压来计算磁场的强度或者导体中的电导率等物理量。
二、实验仪器进行霍尔效应实验需要使用到以下仪器和材料：1. 霍尔效应测量仪器：包括霍尔元件、磁铁、电流源、毫伏表等。
2. 导线：用于连接电流源和霍尔元件，传输电流。
3. 磁铁：产生垂直于电流方向的磁场。
三、实验步骤1. 准备实验仪器并搭建实验电路：将霍尔元件与电流源并联，通过导线传输电流。
在霍尔元件一侧放置磁铁，使其施加垂直于电流方向的磁场。
2. 调节电流强度：通过电流源调节通过霍尔元件的电流强度。
可以逐步调整电流的大小，记录不同电流下的霍尔电压值。
3. 测量霍尔电压：使用毫伏表等仪器测量不同电流下霍尔元件两侧的电势差，即霍尔电压。
4. 测量磁场强度：可以利用霍尔电压与电流及导体材料特性的关系计算出磁场的强度。
四、实验注意事项1. 选用导体材料：不同材料的导体对霍尔电压的测量结果有一定的影响。
选择合适的导体材料可以提高实验的准确性。
2. 控制温度：温度对导体的电阻和电导率有影响，也会影响测量结果。
因此，在进行实验时需要控制好温度条件。
3. 磁场的均匀性：磁场的均匀性对实验结果有一定的影响。
应尽量保证磁场在霍尔元件上均匀分布。
霍尔效应实验原理清晰地阐述了霍尔效应产生的原因以及如何利用霍尔电压来测量磁场强度等物理量。
霍尔效应实验原理
霍尔效应实验原理霍尔效应是指当电流通过一个导体时，若垂直于导体放置一个磁场，将会在导体两侧形成一个电势差。
这一现象由美国科学家爱德华·霍尔于1879年首次发现并描述，从而得以命名为霍尔效应。
霍尔效应可用于测量电流、磁场以及导体电导率的研究。
为了更好地了解霍尔效应的实验原理，下面将对其进行详细探讨。
一、实验原理1. 材料准备进行霍尔效应实验需要以下材料：霍尔元件、恒定电流源、磁铁、电容器、万用表、导线等。
2. 实验装置搭建将霍尔元件固定在实验台上，以保持其平稳。
连接电流源和万用表，确保电路连接正确无误。
借助导线使霍尔元件通过恒定电流。
3. 施加磁场使用磁铁或电磁铁，在霍尔元件的左右两侧施加垂直于电流方向的磁场。
确保磁场均匀且不漏磁。
4. 测量电势差使用万用表测量霍尔元件两侧产生的电势差。
可以调节电流强度、磁场强度以及导体材料等参数，观察电势差的变化。
5. 数据处理将实验测得的电势差数据记录下来，并进行处理。
计算电势差与电流、磁场之间的关系，进而得到一些有价值的物理量，如导体的霍尔系数、电阻率等。
二、实验应用1. 电流测量由于霍尔效应的电势差与电流成正比，因此可以利用这一原理来测量电流的大小。
通过测量电势差和已知的参数计算得出电流值。
2. 磁场测量在一定的电流条件下，根据霍尔系数和测量到的电势差，可以反推出施加在霍尔元件上的磁场大小。
这种原理被广泛用于磁场强度测量。
3. 导体性质研究通过实验测量得到的电势差和导体材料、电流、磁场之间的关系，可以得出导体的霍尔系数、电导率等物理量，进而研究导体的性质和特性。
三、实验注意事项1. 实验装置的稳定性：为了获得准确的数据，实验装置需要保持稳定。
霍尔元件应固定在实验台上，并且电流源、磁铁等设备要稳定可靠。
2. 磁场的均匀性：为了获得准确的电势差数据，施加在霍尔元件上的磁场应均匀、稳定且垂直于电流方向。
磁场强度过弱或不均匀，都会影响实验结果。
3. 材料的选择：不同的导体材料具有不同的霍尔系数，为了研究不同材料的性质，可以选择不同的导体进行实验。
霍尔效应原理及实验
霍尔效应原理及实验霍尔效应是指在一个有磁场的导体中，在垂直于磁场方向的横向电场作用下，会产生一定的电势差，这种现象就被称为霍尔效应。
它是一种在磁场作用下寻找材料电子运动方向的有用工具。
原理在垂直磁场方向的电场作用下，电子在样品中沿着一个方向运动，如图1所示。
这个方向就是经典物理中说的洛伦兹力的方向。
在铜箔片的中间放置一个电极，就会在电极处产生一个电势差，这个电势差就是霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁感应强度和电流密度有关。
通过测量霍尔电势差可以计算出样品中的电荷载流子的密度和流动方向。
实验方法1.实验材料与仪器- 圆形磁铁- 铜箔片或半导体样品- 电源- 万用表2.实验步骤(1)将铜箔片或半导体样品固定在实验板上。
(2)用导线连接电源电源正负极和样品的两个端点。
(3)调节电源，使电流通过样品。
(4)将磁铁靠近样品，使磁场垂直样品表面，并测量霍尔电势差。
(5)测量电压和电流的变化，并记录下来。
(6)更换不同的磁铁和样品，再次重复实验，并记录数据。
注意事项：(1) 铜箔片或者半导体样品必须是平坦且光滑的。
铜箔片的厚度要大于磁化深度。
(2) 实验板应该是非磁性的，电路部分要求低电阻，接线应精细。
(3) 磁场的强度和方向不应该受到外界影响，应该尽量靠近样品表面。
同时也要注意电源电流的大小和方向，避免影响到实验的准确性。
实验结果与分析根据实验数据，可以求出样品中的霍尔电势差U、电流I和磁场B的关系:U = R_H*B*I/d其中，R_H为霍尔常数，d为样品的厚度。
霍尔常数与样品的类型和性质有关。
在实验中，铜箔的R_H为5.2×10^-11 m^3/C，n型硅的R_H为-1.1×10^-3 m^3/C。
从实验结果来看，霍尔效应具有高灵敏度、高可靠性和高准确度，可以广泛应用于半导体元件、氧化物涂层、液晶面板、玻璃表面和磁性涂层等领域。
结论霍尔效应实验的结果表明，当磁场垂直于样品表面时，会在样品的横向电场作用下产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。
霍尔效应及应用的实验原理
霍尔效应及应用的实验原理1. 霍尔效应简介霍尔效应是物理学中的一种现象，描述的是电流通过导体时，在垂直于电流方向的磁场中产生的电势差。
这个效应是由美国物理学家埃德温·霍尔于1879年发现的。
霍尔效应的应用非常广泛，包括传感器技术、磁力计、电流计等等。
2. 霍尔效应的实验原理霍尔效应的实验可以通过一个简单的实验装置来进行。
实验所需材料包括导电材料、磁铁、电源以及电压测量仪器。
实验步骤如下：步骤一：搭建实验装置1.将导电材料（通常是金属或半导体材料）固定在一个平面上，成为一个导体片。
2.将磁铁放置在导体片旁边，确保磁场垂直于导体片面。
3.通过电源连接导体片，产生电流通过导体片。
步骤二：测量电势差1.将电压测量仪器的两个电极分别连接到导体片的两端，测量得到导体片上的电势差（也称为霍尔电势）。
步骤三：记录数据1.调整电流大小，并记录对应的电势差。
2.改变磁场强度，并记录对应的电势差。
3.记录不同磁极朝向对电势差的影响。
3. 霍尔效应的应用3.1 传感器技术霍尔效应被广泛应用于传感器技术中，用于测量物体的速度、位置、方向等信息。
传感器利用霍尔电势的变化来感知磁场的强度和方向，从而得到待测物体的相关信息。
3.2 磁力计磁力计是一种用于测量磁场强度和方向的装置，其中利用了霍尔效应的原理。
磁力计通过测量霍尔电势来确定磁场的信息，可以应用于导航、地质勘探等领域。
3.3 电流计霍尔效应可以用于测量电流的大小和方向。
通过将霍尔元件安装在电流路径上，测量产生的霍尔电势，可以得到电流的相关信息。
这在电力系统中非常重要，用于电流测量和电能计量。
4. 总结霍尔效应是一种描述电流通过导体时，在磁场中产生的电势差的物理现象。
通过进行实验，可以了解霍尔效应的实验原理，并深入理解它在传感器技术、磁力计和电流计等领域的应用。
掌握霍尔效应的原理和应用，对于物理学和工程学都具有重要的意义。
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霍尔效应一、简介霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall ，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
二、理论知识准备1． 1． 霍尔效应将一块半导体或导体材料，沿Z 方向加以磁场B，沿X 方向通以工作电流I ，则在Y 方向产生出电动势H V ，如图1所示，这现象称为霍尔效应。
H V 称为霍尔电压。
X(a) (b)图1 霍尔效应原理图实验表明，在磁场不太强时，电位差H V 与电流强度I 和磁感应强度B 成正比，与板的厚度d 成反比，即d IB R V HH =(1)或 IB K V H H =(2)式（1）中H R 称为霍尔系数，式（2）中H K 称为霍尔元件的灵敏度，单位为mv / (mA ·T)。
产生霍尔效应的原因是形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子（N 型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P 型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛仑兹力作用而产生的。
如图1（a ）所示，一快长为l 、宽为b 、厚为d 的N 型单晶薄片，置于沿Z 轴方向的磁场B中，在X 轴方向通以电流I ，则其中的载流子——电子所受到的洛仑兹力为j eVB B V e B V q F m -=⨯-=⨯=(3)式中V为电子的漂移运动速度，其方向沿X 轴的负方向。
e 为电子的电荷量。
m F 指向Y轴的负方向。
自由电子受力偏转的结果，向A 侧面积聚，同时在B 侧面上出现同数量的正电荷，在两侧面间形成一个沿Y 轴负方向上的横向电场H E（即霍尔电场），使运动电子受到一个沿Y 轴正方向的电场力e F，A 、B 面之间的电位差为H V （即霍尔电压），则 jb V e j eE E e E q F H H H H e ==-==(4)将阻碍电荷的积聚，最后达稳定状态时有0=+e m F F=+-j b V e j eVB H即b V eeVB H= 得 VBb V H =(5)此时B 端电位高于A 端电位。
若N 型单晶中的电子浓度为n ，则流过样片横截面的电流 I =nebdV得nebd IV =(6)将(6)式代入(5)式得IB K d IB R IB ned V H H H ===1(7) 式中ne R H 1=称为霍尔系数，它表示材料产生霍尔效应的本领大小；ned K H 1=称为霍尔元件的灵敏度，一般地说，H K 愈大愈好，以便获得较大的霍尔电压H V 。
因H K 和载流子浓度n 成反比，而半导体的载流子浓度远比金属的载流子浓度小，所以采用半导体材料作霍尔元件灵敏度较高。
又因H K 和样品厚度d 成反比，所以霍尔片都切得很薄，一般d ≈0.2mm 。
上面讨论的是N 型半导体样品产生的霍尔效应，B 侧面电位比A 侧面高；对于P 型半导体样品，由于形成电流的载流子是带正电荷的空穴，与N 型半导体的情况相反，A 侧面积累正电荷，B 侧面积累负电荷，如图1（b ）所示，此时，A 侧面电位比B 侧面高。
由此可知，根据A 、B 两端电位的高低，就可以判断半导体材料的导电类型是P 型还是N 型。
由（7）式可知，如果霍尔元件的灵敏度H R 已知，测得了控制电流I 和产生的霍尔电压H V ，则可测定霍尔元件所在处的磁感应强度为H HIK V B =。
高斯计就是利用霍尔效应来测定磁感应强度B 值的仪器。
它是选定霍尔元件，即H K 已确定，保持控制电流I 不变，则霍尔电压H V 与被测磁感应强度B 成正比。
如按照霍尔电压的大小，预先在仪器面板上标定出高斯刻度，则使用时由指针示值就可直接读出磁感应强度B 值。
由（7）式知IB dV R H H =因此将待测的厚度为d 的半导体样品，放在均匀磁场中，通以控制电流I ，测出霍尔电压H V ，再用高斯计测出磁感应强度B 值，就可测定样品的霍尔系数H R 。
又因ne R H 1=（或pe 1），故可以通过测定霍尔系数来确定半导体材料的载流子浓度n （或p ）（n 和p 分别为电子浓度和空穴浓度）。
严格地说，在半导体中载流子的漂移运动速度并不完全相同，考虑到载流子速度的统计分布，并认为多数载流子的浓度与迁移率之积远大于少数载流子的浓度与迁移率之积，可得半导体霍尔系数的公式中还应引入一个霍尔因子H r ，即)(pe r ne r R H H H 或=普通物理实验中常用N 型Si 、N 型Ge 、InSb 和InAs 等半导体材料的霍尔元件在室温下测量，霍尔因子18.183≈=πH r ，所以ne R H 183π=式中，1910602.1-⨯=e 库仑2． 2． 霍尔效应的副效应上述推导是从理想情况出发的，实际情况要复杂得多，在产生霍尔电压H V 的同时，还伴生有四种副效应，副效应产生的电压叠加在霍尔电压上，造成系统误差。
为便于说明，画一简图如图2所示。
（1）厄廷豪森（Eting hausen ）效应引起的电势差E V 。
由于电子实际上并非以同一速度v 沿X 轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能 较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果3、4侧面出现 温差，产生温差电动势E V 。
可以证明IB V E ∝。
容易理解E V 的正负与I 和B 的方向有关。
（2）能斯特（Nernst ）效应引起的电势差N V发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。
与霍尔效应类似，该热流也会在3、4点间形成电势差N V 。
若只考虑接触电阻的差异，则N V 的方向仅与B 的方向有关。
（3）里纪——勒杜克（Righi —Leduc ）效应产生的电势差R V 。
在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不同，一样具有厄廷豪森效应，又会在3、4点间形成温差电动势R V 。
R V 的正负仅与B 的方向有关，而与I 的方向无关。
（4）不等电势效应引起的电势差0V 。
由于制造上困难及材料的不均匀性，3、4两点实际上不可能在同一条等势线上。
因此，即使未加磁场，当I 流过时，3、4两点也会出现电势差0V 。
0V 的正负只与电流方向I 有关，而与B 的方向无关。
3． 3． 副效应引起的系统误差的消除综上所述，在确定的磁场B 和电流I 下，实际测出的电压是H V 、E V 、N V 、R V 和0V 这5种电压的代数和。
应根据副效应的性质，改变实验条件，尽量消减它们的影响。
上述5种电势差与B 和I 方向的关系列表如下：根据以上分析，这些副效应引起的附加电压的正负与电流或磁场的方向有关，我们可x以通过改变电流和磁场的方向，来消除N V 、R V 、0V ，具体做法如下：① ① 给样品加（＋B 、＋I ）时，测得3、4两端横向电压为1V ＝H V ＋E V ＋N V ＋R V ＋0V② ② 给样品加（＋B 、－I ）时，测得3、4两端横向电压为 2V ＝－H V －E V ＋N V ＋R V －0V ③ ③ 给样品加（－B 、－I ）时，测得3、4两端横向电压为 3V ＝H V ＋E V －N V －R V －0V④ ④ 给样品加（－B 、＋I ）时，测得3、4两端横向电压为 4V ＝－H V －E V －N V －R V ＋0V由以上四式可得1V —2V ＋3V －4V ＝４H V ＋４E VH V ＝41（1V —2V ＋3V －4V ）－E V通常E V 比H V 小得多，可以略去不计，因此霍尔电压为H V ＝41（1V —2V ＋3V －4V ）若要消除E V 的影响，可将霍尔片置于恒温槽中，也可将工作电流改为交流电。
因为E V 的建立需要一定的时间，而交变电流来回换向，使E V 始终来不及建立。
三、仪器简介1． 1． HL —IV 型霍尔效应实验仪⑴仪器结构 A ．霍尔元件霍尔元件是由N 型硅单晶经过平面工艺制成的磁电转换元件，元件尺寸为4×2×0.2mm ，元件胶合在白色绝缘衬板上，有4条引出导线，其中2条导线为工作电流极（1、2），2条导线为霍尔电压输出极（3、4），同时将这4条引线焊接在玻璃丝布板上，然后引到仪器换向开关上，并以1、2、3、4表示，能方便进行实验。
工作电流需用稳定电源供电，适当减小工作电流，以减少热磁效应引起的误差，最大电流15.0mA 。
霍尔元件的灵敏度已给出，一般在10.0mv /（mA ·T ）左右，温度变化时，灵敏度也略有变化，这主要是由于不同温度下半导体的载流子浓度不同造成的。
B ．调节装置两螺钉分别调节霍尔元件上下、左右移动，两标尺标明霍尔元件在x 、y 上的位置。
C ．电磁铁根据电源变压器使用带状铁芯具有体积小和电磁性能高的特点，采用冷轧电工钢带制成，线圈用高强度漆包线多层密绕，层间绝缘，导线绕向即磁化电流的方向已标明在线圈上，可确定磁场方向。
线圈的两端引线已连接到仪器的换向开关上，便于实验操作。
D ．换向开关仪器上装有三只换向开关，可以很方便地改变H I 、B 、H V 的方向。
⑵原理图及工作电路（如图3所示）图3 霍尔效应的实验电路图Ａ.产生磁路部分一个有1500匝线包的小型电磁铁T ，直流稳压电源提供励磁电流，通过换向开关2K 来改变励磁电流方向，从而改变磁场B 的方向。
B ．供给工作电流部分提供霍尔元件工作电流，通过换向开关Ｋ4 改变工作电流方向。
K E E 11C ．测量霍尔电压部分mV 表测量3、4点间的电位差，即霍尔电压。
⑶注意事项A ．霍尔片工作电流H I 的最大值为：直流15mA ；交流有效值为11mA 。
B ．电磁铁励磁电流M I 的最大值为直流1A 。
C ．本霍尔效应装置，当从“1—2”通入H I 时，宜令换向开关拨向上方作为H I 、H V 、M I 的正向，当从“3—4”通入H I 时，宜选换向开关拨向下方作为正向。
2． 2． QS —HB 型霍尔效应测试仪（1）仪器组成由励磁恒流源M I 、样品工作恒流源S I 、数字电流表、数字电压表等单元组成。
（2）仪器面板图4所示：MVMAA调零I S 调节I S 输出I M 输出I M 调节电源指示V H 电压输出Q S 型霍尔效应测试仪图4 QS 型霍尔效应测试仪面板图A ．M I 恒流源在面板的右侧，接线柱红、黑分别为该电源的输入和输出。
“M I 调节”采用16周多圈电位器，右数显窗显示M I 电流值。