大学物理实验霍尔效应
(完整版)大学物理实验报告系列之霍尔效应
大学物理实验报告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的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。
【实验名称】霍尔效应【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．学习用“对称测量法”消除付效应的影响，测量试样的VH—IS；和VH—IM 曲线。
3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
【实验仪器】霍尔效应实验仪【实验原理】对于图1（a）所示的N型半导体试样，若在X方向通以电流1s，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力FB=e v B（1）则在Y方向即试样A、A'电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。
电场的指向取决于试样的导电类型。
对N型试样，霍尔电场逆Y方向，P 型试样则沿Y方向，有：Is(X)、B(Z)EH(Y) <0(N型)EH(Y) >0(P型)显然，该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eE H与洛仑兹力eVB相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有eEH=evB（2）其中EH为霍尔电场，v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。
设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为n，则Is=nevbd（3）由（2）、（3）两式可得VH=EHb=1ISBne d=RISBH d（4）即霍尔电压VH（A、A'电极之间的电压）与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。
比例系数RH=1ne称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，R H=V H d IsB⨯1081、由R H 的符号(或霍尔电压的正、负)判断样品的导电类型判断的方法是按图一所示的Is 和B 的方向，若测得的V H = V AA’触f <0，(即点A 的电位低于点A ′的电位)则R H 为负，样品属N 型，反之则为P 型。
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℃～1 50℃)、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。
大学物理实验报告霍尔效应
大学物理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（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薄片两侧出现电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$ 。
霍尔电压的大小与通过薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝＼frac{R_H IB}｛d}＄其中，＄R_H$ 称为霍尔系数，它与半导体材料的性质有关。
3、磁场的测量若已知霍尔系数＄R_H$ 、通过的电流＄I$ 以及霍尔电压＄U_H$ ，则可以计算出磁感应强度＄B$ ：＄B ＝＼frac{d U_H}｛R_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、实验内容与步骤1、仪器连接将霍尔效应实验仪的各部分按照说明书正确连接，确保线路接触良好。
2、调节参数（1）调节励磁电流，使磁场达到一定强度。
（2）调节工作电流，使其在合适的范围内。
3、测量霍尔电压（1）保持励磁电流不变，改变工作电流，测量不同工作电流下的霍尔电压。
（2）保持工作电流不变，改变励磁电流，测量不同励磁电流下的霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的电流、霍尔电压等数据准确记录在表格中。
五、实验数据记录与处理1、数据记录表格｜工作电流 I （mA) ｜励磁电流 IM （A) ｜霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜ 100 ｜ 050 ｜ 250 ｜｜ 150 ｜ 050 ｜ 375 ｜｜ 200 ｜ 050 ｜ 500 ｜｜ 250 ｜ 050 ｜ 625 ｜｜ 100 ｜ 100 ｜ 500 ｜｜ 100 ｜ 150 ｜ 750 ｜｜ 100 ｜ 200 ｜ 1000 ｜2、数据处理（1）根据实验数据，绘制霍尔电压＄U_H$ 与工作电流＄I$ 的关系曲线，分析其线性关系。
霍尔效应及其应用实验报告
课程名称：大学物理实验（二）实验名称：霍尔效应及其应用
图3.3 霍尔器件输出特性测量仪器实物图
仪器操作注意事项
1、测试仪开关机前将I S和I M旋钮逆时针转到底，防止输出电流过大；
2、I S和I M接线不可颠倒，以防烧坏霍尔片；
3、式样应置于螺旋线圈/铁芯气隙内磁场均匀处（即尽量处于中心）。
4、电压表调零
，测试仪功能选择置于“V H”，然后调节I M=0.5A,d=0.5mm
K，单位为千高斯/安(KGs/A)
表5.1 V H—I S曲线图
表5.2测绘曲线V H—I M数据记录表
/mV V2/mV V3/mV V4/mV V
Is-B，+Is-B，-Is+B，-Is
-4.52 4.53-4.80
-6.07 6.11-6.36
-7.637.64-7.92
-9.199.20-9.47
-10.7510.76-11.03
-12.3112.32-12.60
图5.2V H—I M曲线图
测量螺线管轴线上磁场分布
图5.3螺线管轴线上磁场分布
I S曲线的数据处理如下
=0.500A，K=3.94(KGS/A)
V H1=V1−V2+V3−V4
4=2.64−(−2.54)+2.55−(−2.63)
4
=2.59(mV)
5.1；
B=KI M=0.394×0.5=0.197(T)。
大学物理实验 霍尔效应测磁场
霍尔效应测磁场基本定义：当稳恒磁场垂直作用于载流导体（或半导体）一段时间后，在导体（或半导体）的另外两个端面上会产生电位差（称霍尔电压），这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压与电流强度、磁场强度、载流子的浓度及导体（或半导体）的几何尺寸有关。
【教学目的】1.学会利用霍尔效应测量磁感应强度。
2. 加深对霍尔效应的理解。
3. 掌握异号消除系统误差的方法。
4.掌握UJ31低电势电位差计的使用方法【教学重点】学会利用霍尔效应测量磁感应强度【教学难点】掌握异号消除系统误差的方法。
【教学方法】以学生实验操作为主；讲授、讨论、演示相结合。
【实验仪器】霍尔元件测磁场装置、直流毫安表、直流安培表、UJ31 低电势电位差计、200Ω滑线变阻器、AC15型直流复射式检流计、干电池、蓄电池、稳压电源、标准电池和导线若干。
【学时】3学时【课程讲授】1. 什么是霍尔效应？霍尔电压与哪些因素有关系？回答: 霍尔电压与电流强度、磁场强度、载流子的浓度及导体（或半导体）的几何尺寸有关。
2. 霍尔系数跟什么有关?回答：由霍尔材料的性质决定。
3. 霍尔元件里的电子受到几个力的作用？回答：洛仑磁力和霍尔电场力两个力作用一、实验原理垂直于磁场运动的带电离子将受到洛伦兹力m F q υ=×B 的作用，其中，q 为带电离子的电量，υ为带电离子的速度，B 为磁场的磁感应强度。
取一块形状为长方体、电子导电的半导体，如图3.24所示。
在它的左右两端焊接上电极（标记为3和4），通以自左向右的直流电流d d q I t ==d nqV t=霍尔效应原理d nq bd dt nq bd tυυ=，则半导体中的电子会产生定向移动。
然后在它的前后两端通以稳恒磁场，由于洛伦兹力的作用，电子将向上偏转积聚在上表面，下表面由于少了电子而带正电，上下两面将很快形成一个稳定的电场，且电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反，电子不再偏转，上下两面产生恒定的电势差（霍尔电压），连接上下电极1和2，则可测量霍尔电压的大小。
大学物理实验-预习导航 霍尔(Hall)效应.
一、背景介绍
• 霍尔效应是美国物理学家霍尔1879年发现的。
• 根据霍尔效应原理制备的霍尔片和它的信号处理 电路集成在同一个芯片上，霍尔器件是一种磁传 感器，它具有许多优点：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。霍尔线性器件的精度高、 线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出 波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高 （可达μm级）。
•结合电导率的测量，求电
导率σ 与载流子浓度n以及
迁移率μ 之间有如下关系 •
• μ =σ RH
实验中的负效应
• 在产生霍耳效应的同时，因伴随着各 种副效应。
• 1.不等势电压（电极位置上下不一致） • 2.热磁效应的直接附加电压（两电极电
阻不等，发热不同）。 • 3.热磁效应的热效应的附加电压
消除负效应的办法
EH
二、实验原理
• 霍耳效应从本质上讲是运动的带电 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引 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，即霍耳电场 。由此 形成的电压称为霍尔电压。
• N型半导体： • q=-e, 电子运动方向与电流相反。 • 磁场： • 霍尔电场： • 内力平衡：
•采用电流和磁场换向的对 称测量法，基本上能把副 效应的影响从测量结果中 消除 .
三、实验仪器
• TH-H型霍耳效应实验组合仪
四、操作指南
• 1，开、关机前，测试仪的“调节”和 “调节”旋钮均置零位。
• 2，接通电源，预热数分钟。 • 3，保持磁场电流IM＝0.600A不变，改
大物霍尔效应实验报告（共8篇）
大物霍尔效应实验报告(共8篇)大学物理实验报告系列之霍尔效应大学物理实验报告)篇二：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VH?Is，VH?IM曲线了解霍尔电势差VH与霍尔元件控制（工作）电流Is、励磁电流IM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Is（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Is相反的X负向运动。
由于洛伦兹力fL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fE的作用。
随着电荷积累量的增加，fE增大，当两力大小相等（方向相反）时，fL=-fE，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EH，相应的电势差称为霍尔电压VH。
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fL=-eB式中e为电子电量，为电子漂移平均速度，B为磁感应强度。
大学物理实验讲义实验12-用霍尔效应法测量磁场
大学物理实验讲义实验12-用霍尔效应法测量磁场实验目的：1.熟悉霍尔效应的基本原理。
2.掌握用霍尔效应法测量磁场的方法。
3.了解LCR电路的基本原理及其在霍尔效应实验中的应用。
实验原理：1.霍尔效应当一个半导体片被放置在一个磁场中时，正常的电流方向将被改变，这是霍尔效应的重要特征。
在一个横向磁场中，电子将受到一个力，使它们沿一个轴移动，这个轴垂直于电流和磁场之间的平面。
由于电荷的分布而产生的电压称为霍尔电压，它与磁感应强度和电流成正比。
2.LCR谐振电路LCR谐振电路是一种电路，可以在给定频率下将电压最小化。
它包括一个电感，一个电容和一个电阻器。
在特定的谐振频率下，当电感和电容的电流达到平衡时，电阻器的电流将为零。
这时电路的表现出来的阻抗是最小的，因此在谐振频率下可以测量出磁场。
实验器材：霍尔效应实验装置、电源、导线、万用表、量角器、磁铁。
实验步骤：1.首先将霍尔效应实验装置放在静磁场中，并用万用表确认磁场的磁感应强度。
2.将红色电缆夹子连接到霍尔片上的直流电极，将黑色夹子连接到其左边的垂直电极，用导线将电缆夹子连接到电源上。
3.用万用表检查电源输出电压的值。
将电源输出电压调整到所需的范围。
4.将量角器放在霍尔片上，测量电流通过载流电极时，霍尔片的垂直电极与磁场之间的夹角。
5.打开电源，调整电流强度至所需范围。
6.将电阻器调至LCR电路上的电阻元件的最佳位置。
7.使用万用表或示波器测量在谐振频率下所具有的最小值。
8.再次使用量角器，测量电流通过霍尔片时，霍尔电压与磁场之间的夹角。
9.用霍尔电压和磁感应强度计算出霍尔常数。
1.通过等式VH = IBZH / e d，我们可以计算出横向电场的霍尔电压，其中IB是电流，ZH是霍尔电阻，e是电子的带电量，d是半导体晶片的厚度。
3.使用等式R = V/IH计算出霍尔电阻。
实验结果分析：通过实验数据处理，我们可以计算出霍尔电阻和霍尔常数，并使用它们来确定磁场的强度。
大学物理实验报告霍尔效应
大学物理实验报告霍尔效应霍尔效应是一种基于磁场作用的物理现象，在大学物理实验中经常被用来研究材料的电导性质和载流子的性质。
在本文中，我们将探讨霍尔效应的原理、实验方法以及实验结果的分析。
首先，让我们来了解一下霍尔效应的原理。
霍尔效应是由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年发现的，他发现当电流通过一块导体时，如果在导体上施加一个垂直于电流方向的磁场，就会在导体的侧边产生一种电势差。
这个电势差被称为霍尔电压，它与电流、磁场以及导体材料的性质有关。
为了观察和测量霍尔电压，我们需要进行一系列的实验。
首先，我们需要准备一块导体样品，通常是一个长方形的薄片。
然后，在样品的两侧分别接上一个电源，以产生电流。
接下来，我们需要在样品上方放置一个磁场，可以使用一个恒定磁场产生器或者一个电磁铁。
在实验过程中，我们可以通过改变电流和磁场的大小来观察霍尔电压的变化。
在实验中，我们通常使用一个霍尔探头来测量霍尔电压。
霍尔探头由一个细长的导线和一个敏感的电压测量器组成。
将探头放置在导体样品的侧边，使导线与电流方向垂直，并将电压测量器连接到导线的两端。
当磁场施加到样品上时，导线中就会产生霍尔电压。
通过测量电压测量器的读数，我们可以得到霍尔电压的大小。
通过实验测量得到的霍尔电压与电流和磁场的关系可以用下面的公式表示：VH = RHBIL其中，VH是霍尔电压，RH是霍尔系数，B是磁场的大小，I是电流的大小，L是导体样品的长度。
从这个公式可以看出，霍尔电压与电流和磁场成正比，与导体样品的长度成正比。
通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出霍尔电压与电流和磁场的关系曲线。
通过分析曲线的斜率，我们可以得到材料的霍尔系数。
霍尔系数是一个描述材料载流子性质的重要参数，它可以告诉我们材料中载流子的类型（正电荷还是负电荷）、密度以及迁移率等信息。
除了测量霍尔电压，我们还可以通过实验测量样品的电阻和磁阻。
通过测量电阻和磁阻的变化，我们可以进一步了解材料的导电性质和载流子的性质。
大学霍尔效应实验报告
实验名称：霍尔效应实验实验日期： 2023年11月1日实验地点：物理实验室实验者： [姓名]指导教师： [教师姓名]一、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和现象。
2. 掌握霍尔效应实验的原理和方法。
3. 通过实验测量霍尔元件的霍尔电压与霍尔元件工作电流、励磁电流之间的关系。
4. 学习利用霍尔效应测量磁感应强度及磁场分布。
5. 判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于磁场通过导体时，在导体的垂直方向上产生电动势的现象。
这一现象是由美国物理学家霍尔在1879年发现的。
根据霍尔效应，当载流子在磁场中受到洛伦兹力的作用时，会发生偏转，从而在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势。
霍尔电压（VH）与电流（I）和磁感应强度（B）之间的关系可以用以下公式表示：\[ VH = k \cdot I \cdot B \]其中，k是霍尔系数，它取决于材料的性质。
三、实验仪器1. 霍尔效应实验仪2. 电流表3. 电压表4. 励磁电源5. 磁场发生器6. 样品支架四、实验内容及步骤1. 仪器调整：按照实验仪器的说明书进行仪器调整，确保霍尔元件位于磁场中间，并且连接好所有电路。
2. 测量霍尔电压：闭合开关，调节励磁电源，使磁场达到预定的强度。
然后调节霍尔元件的工作电流，记录不同电流下的霍尔电压。
3. 测量霍尔电压与电流的关系：在不同的励磁电流下，重复步骤2，记录不同电流下的霍尔电压。
4. 测量霍尔电压与励磁电流的关系：在不同的工作电流下，改变励磁电流，记录不同励磁电流下的霍尔电压。
5. 数据处理：根据实验数据，绘制霍尔电压与工作电流、励磁电流的关系曲线。
6. 计算霍尔系数：根据实验数据，计算霍尔系数k。
7. 判断载流子类型：根据霍尔电压的符号，判断霍尔元件载流子的类型。
8. 计算载流子浓度和迁移率：根据霍尔系数和实验数据，计算载流子浓度和迁移率。
五、实验结果与分析1. 霍尔电压与工作电流的关系：实验结果表明，霍尔电压与工作电流成正比。
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大学物理实验霍尔效应实验报告引言霍尔效应是指当电流通过一块导体时，在垂直于电流方向的磁场作用下，导体两侧会产生电势差，这种现象被称为霍尔效应。
霍尔效应不仅在理论研究中有着重要的应用，而且在实际生活中也有着广泛的应用，如磁传感器、霍尔开关等。
本实验旨在通过测量霍尔电压和磁场强度的关系，验证霍尔效应的存在并探究其特性。
实验目的1. 了解霍尔效应的基本原理和特性；2. 学习使用霍尔效应测量磁场强度；3. 熟悉实验仪器的使用和实验操作的步骤。
实验装置和原理实验装置主要包括霍尔效应实验仪、直流电源、数字电压表和磁铁。
实验仪由霍尔片、电源、数字电压表和磁铁组成。
霍尔片是一块导电材料，其两侧分别连接有电压表，可以测量霍尔电压的大小。
电源用于提供电流，磁铁则用于产生磁场。
当电流通过霍尔片时，磁场作用下，霍尔片两侧会产生电势差，即霍尔电压。
实验步骤1. 将实验仪连接好，确保电路连接正确；2. 调节电源，使电流稳定在一定数值；3. 移动磁铁，改变磁场强度；4. 记录不同磁场强度下的霍尔电压值；5. 根据实验数据，绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
实验结果与分析通过实验测量得到的数据，我们可以绘制出霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
从曲线可以看出，霍尔电压与磁场强度呈线性关系。
这符合霍尔效应的基本原理，即霍尔电压与磁场强度成正比。
根据实验数据，我们还可以计算出霍尔系数，即霍尔电压与电流、磁场强度的比值。
霍尔系数的大小与导体的性质有关，可以用来研究导体的电荷载流子类型和浓度。
实验中可能存在的误差主要来自实验仪器的精度和实验操作的不准确。
为减小误差，我们可以多次测量取平均值，提高实验仪器的精度，严格控制实验操作的步骤。
实验结论本实验通过测量霍尔电压和磁场强度的关系，验证了霍尔效应的存在，并探究了其特性。
实验结果表明，霍尔电压与磁场强度呈线性关系，符合霍尔效应的基本原理。
通过计算霍尔系数，可以进一步了解导体的性质。
用霍尔效应测磁场-大学物理实验精品
实验中遇到的问题与解决方案
仪器故障
部分学生在实验过程中发现仪器出现故障，如电压表或电流表读数异常。经过检查，发现 是线路连接问题或仪器自身故障。解决方案是及时向教师报告问题，并按照教师的指导重 新连接线路或更换仪器。
数据波动
部分学生在测量霍尔电压时发现数据波动较大，影响实验结果的准确性。经过分析，发现 是测量过程中存在干扰因素。解决方案是在测量过程中尽量减少干扰，如关闭其他电器设 备，确保测量环境的安静。
利用霍尔元件在磁场中产生的霍尔电压来测量磁 场强度，具有较高的精度和灵敏度。
磁阻法
利用磁阻效应测量磁场强度，具有较高的灵敏度 和分辨率。
磁场测量的应用
地球磁场测量
地球自身存在磁场，通过测量地球磁场可以研究地球的构造和地 球物理学的基本问题。
磁力勘探
利用磁场测量技术探测地下矿藏、石油等资源，具有高效、无损的 特点。
磁性材料研究
通过测量不同材料的磁学性质，研究磁性材料的物理特性和应用前 景。
05
实验结果分析
数据处理与误差分析
数据处理
对实验测得的数据进行整理、计算和绘图，得出霍尔元件的霍尔系数和载流子 浓度。
误差分析
根据测量原理和实验操作，分析可能存在的误差来源，如温度变化、电路噪声、 测量仪器误差等。
实验结果与理论值比较
有关。
霍尔效应的应用
磁场测量
利用霍尔效应可测量磁场的大 小和方向，广泛应用于电机、
发电机、磁记录等领域。
电流测量
通过测量霍尔电压可间接测量 电流强度，具有高精度、无接 触等优点。
半导体技术
利用霍尔效应可研究半导体的 载流子性质，如载流子类型、 浓度和迁移率等。
传感器技术
大学物理实验-霍尔效应
实验结论与意义
根据实验结果和讨论，总结实验 结论，并阐述实验在物理学科中 的意义和应用价值。
05 结论
实验结论总结
霍尔效应的发现
通过实验，我们成功观察到了霍尔效应，即在磁场的作用下，导 体中产生横向电势差的现象。
霍尔系数与载流子类型
实验中，我们通过测量霍尔系数，推断出导体中的载流子类型为负 电荷。
拓展应用领域
霍尔效应不仅在基础研究中具有重要意义，还可以应用于 实际生产和生活领域。未来可以进一步拓展其应用范围， 如磁场传感器、磁记录技术等。
06 参考文献
参考文献
01
总结词：深入理解
02
详细描述：霍尔效应的原理是当电流在磁场中流动时，会在导体中产生一个横 向的电位差，这种现象被称为霍尔效应。这个原理是大学物理实验中非常重要 的知识点，有助于深入理解电磁场和电流的相互作用。
磁场对霍尔效应的影响
实验结果显示，随着磁场强度的增加，霍尔电势差也相应增大，表 明磁场对霍尔效应具有显著影响。
实验对理论的意义
验证霍尔效应理论
通过实验，我们验证了霍尔效应理论的正确性，即当磁场作用在导 体上时，导体中会产生横向电势差。
加深对载流子理解
实验结果有助于我们进一步理解载流子的行为和性质，以及它们在 导体中的运动规律。
包括电源、电流表、电压表、 霍尔元件等。
磁场发生器
提供恒定磁场，用于观察霍尔 效应。
测量支架
固定和调整霍尔元件位置。
实验导线
连接电源、测量仪表和实验元 件。
实验操作流程
安装霍尔元件
将霍尔元件放置在测量支架上， 调整位置使其与磁场发生器平 行。
开始实验
开启电源，调整磁场发生器， 观察霍尔元件在不同磁场强度 下的表现。
大学物理实验霍尔效应
大学物理实验报告姓名学号专业班级实验名称霍尔法测磁场实验日期[实验目的]1.了解产生霍尔效应的机制；2.掌握霍尔效应实验中各种副效应的产生原因及消除方法；3.学会使用霍尔效应实验装置；4.学会利用霍尔效应测量磁场的基本方法。
[实验原理]霍尔效应装置如图1和图2所示。
将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B 的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极、上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力F B的作用。
无论载流子是负电荷还是正电荷，F B的方向均沿着x方向，在洛伦兹力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片、两侧产生一个电位差,,形成一个电场E。
电场使载流子又受到一个与方向相反的电场力，其中b为薄片宽度，F E随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时＝，即这时在、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、称为霍尔电极。
另一方面，设载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度I与u的关系为：可得到令则称为霍尔系数，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。
在应用中，常以如下形式出现：(7)式中称为霍尔元件灵敏度，I称为控制电流。
只要测出霍尔电压，即可算出磁场B的大小；并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子，P 型半导体多数载流子为空穴),则由的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。
由于霍尔效应建立所需时间很短(10-12~10-14s),因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。
霍尔效应的副效应：1．不等位电势差当电流流过霍尔元件时，由于霍尔元件在实际制备过程中很难做到两个霍尔电极P与S位于同一个等势面上，因而无论有无磁场，P、S之间总存在一个电势差，称为不等位电势差(U。
)。
在测量霍尔电势差时，U。
总会叠加在其上。
U仅与工作电流I的方向有关，与磁场B的方向无关。
2．厄廷好森效应：厄廷好森发现半导体中载流子的速率不同，对速率大的载流子，洛伦兹力起主要作用；对速率小的载流子，霍尔电场力起主要作用。
大学物理实验霍尔效应
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 5.00 9.00 14.00 14.00 14.00 14.00 14.00 14.00 14.00 14.00 14.00
-
7
测量螺线管中心的
x1 0.00cm
电流 IM (A) 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 U1 (mV)
( U1 U 2 U 3 U 4 )
3
三. 仪器介绍
1
2
3
4
5
6
7
螺线管磁场测定测试仪 1—霍尔元件引线 2—轴向调节支架X1旋钮 3—轴向调节支架X2旋钮 4— 纵向调节支架Y旋钮 5—螺线管 6—探杆 7—霍尔元件
4
螺线管磁场测试仪面板
5
四.
实验内容
1. 测量通电螺线管轴向磁场分布曲线。 2. 测量螺线管中心部位的磁场与螺线管励磁 电流的关系。 五. 数据处理
实验4.13 用霍尔元件测磁场
预习思考题： 1．什么是霍尔效应？ 2．如何测量磁场？ 3．电流方向和磁场方向改变对测量有什么影 响？ 一. 实验基本要求 1.了解霍尔效应和用霍尔元件测磁场的原理。 2. 学会用霍尔元件测量磁场的方法。
1
二.
实验原理
FB ev B
U
IS
H
P
FE
E
d
FE eE
UH 1 IS B nq b
B
FB
S
b
图4-13-1 霍尔效应原理
2
磁场的方向
电流的方向
测得的电压
+B
+B
+IS
-IS
U1 U
H
大学物理实验报告 霍尔效应
霍尔效应的研究钱瑞杰，13级物理系一、引言近年来，在科研和工业中，霍尔效应被广泛应用于磁场测量。
本实验通过使用霍尔传感器了解半导体的霍耳效应，研究霍耳电压与磁场强度、电流之间的关系，了解霍耳效应的各种副效应并学习根据需要抑制或增强各种副效应的方法。
二、实验原理1、霍尔效应如图1所示，当电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，因磁场B 垂直作用于该半导体，则电子流方向会因洛伦兹力作用而发生改变，正电荷向a 侧聚集，负电荷向b 侧聚集，从而在a 、b 之间形成霍尔电势差H U ，HH H R U IB K IB d ⎛⎫== ⎪⎝⎭（1） 其中，H K 为霍尔元件灵敏度，I 、B 分别为电流强度和磁场强度。
2、霍尔效应中的副效应（1）不等位电势差U σ：由于霍尔元件的材料本身不均匀，以及由于工艺制作时，很难保证将霍尔片的电压输出电极焊接在同一等势面上，因此当电流流过样品时，即使已不加磁场，在电压输出电极之间也会产生一电势差U σ，U Ir σ=，只与电流有关，与磁场无关。
（2）厄廷豪森效应： 霍尔片内部的快慢载流子向不同方向偏转，动能转化为热能，使x 方向两侧产生温度差，因此霍尔电极和样品间形成热电偶，在电极间产生温差电动势E U 。
E U IB ∝，其正负、大小与I 、B 的大小和方向有关。
（3）能斯托效应：由于两个电流电极与霍尔样品的接触电阻不同，样品电流在电极处产生不同的焦耳热，引起两电极间的温差电动势，此电动势又产生温差电流（又称热电流）Q ，热电流在磁场的作用下将发生偏转，结果在y 方向产生附加的电势差N U ，且N U QB ∝，N U 的正、负只与B 的方向有关，这一效应称为能斯托效应。
（4）里纪─勒杜克效应：以上谈到的热流Q 在磁场作用下，除了在y 方向产生电势差外，还由于热流中的载流子的迁移率不同，将在y 方向引起样品两侧的温差，此温差在y 方向上产生附加温差电动势R U QB ∝，R U 只和B 有关，和I 无关。
大学物理实验霍尔效应
霍尔效应（Hall Effect）霍尔效应是1879年由年仅24岁，尚在读研究生的霍尔在研究载流导体在磁场中的受力性质时发现的，它被广泛应用于科学和工程技术研究中对磁场、功率以及位移等参数的测量。
由于半导体中的霍尔效应比金属导体要强的多，随着半导体工业的发展，霍尔效应被越来越多地用来确定半导体材料的导电类型、载流子浓度以及禁带宽度等参数。
近年来，霍尔效应又得到了重大发展，冯·克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍尔效应，它的应用大大提高了有关基本常数的准确性，冯也因此获得了诺贝尔物理学奖。
一、实验原理在一块长方形金属薄片或半导体薄片的某一方向上通电流，在其垂直方向加磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电位差，这就是霍尔效应，称为霍尔电压。
霍尔效应可用洛伦磁力来解释，如图1所示的半导体薄片（霍尔片）位于磁场B中，电流沿X 轴正方向通过半导体薄片，设薄片中的载流子（自由电子）以平均速度沿X轴负方向运动，则电子受洛伦磁力为，自由电子受力发生偏转，在面Ⅰ上积聚，同时在面Ⅱ上积聚同样数量的正电荷，这样沿Y方向形成一电场，电场形成的电场力将阻碍电荷的继续积聚，设电场强度为E，则，当电场力和洛伦磁力相等时达到稳定状态，即：，有。
根据电流强度的定义有，代入上式有：,这就是霍尔电压的计算公式。
记其中为霍尔系数，为霍尔元件灵敏度。
由此可知，霍尔电压和磁感应强度以及电流强度成正比，和元件厚度成反比,为了提高霍尔元件的灵敏度，一般霍尔元件的厚度都在0.2 左右。
二、实验仪器TH-S型螺线管磁场实验仪、测试仪三、实验内容及步骤1，正确连接线路，对电源进行调零、校准；2，确定励磁电流的大小，改变霍尔元件工作电流的大小，测绘工作电流和霍尔电压的关系曲线；3，确定工作电流大小，改变励磁电流的大小，测绘励磁电流和霍尔电压的关系曲线；4，确定工作电流和励磁电流的大小，测绘并计算螺线管轴线上磁感应强度分布曲线；5，掌握采用对称测量法（改变磁场和工作电流的方向）来消除测量中的副效应（如不等位效应、埃廷豪森效应等）的方法。
大学物理实验——霍尔效应
实验内容
2.测A’C’间电压 V， 计算电导率 ，
迁移率 。
A'
C'
黄 V 白
将实验仪“VHV 输出”开关倒V向 D，红
霍尔片
黑
E
在零磁场下（怎样获得零磁场？），
橙
取 IS 0.20mA ，测量 V 。
A
NC
VH
注 意 :IS 取 值 不 要 大 于 0.20mA ， 以 免
过大，毫伏表超量程。
VH
B
y
z
x
IS
霍尔效应（Hall effect ）
半导体：N型—载流子是电子；P型—载流子是空穴
有一N型半导体薄片：厚为d，宽为b，A’C’电极间距为l
y
洛伦兹力
A'
C'
z
x
B
Vl
Fm ev B
电场力
VVVAAAAH 000 mV IS
B
v
A P型半导体
Fe bEHຫໍສະໝຸດ FmIS dC
Fe -eEH
动态平衡时 Fm Fe 0
霍尔电场 EH 霍尔电压 VH
测量霍尔电压
A'
BB
IS
VAA’ mV
C'
z
IS
A
C
实验中的副效应：
不等势电压V0 厄廷豪森效应VE 能斯特效应VN 里纪-勒杜克效应VRL
y x
副效应的消除方法 用对称测量法测量
+B,+IS -B,+IS -B,-IS +B,-IS
VAA’=V1 VAA’=V2 VAA’=V3 VAA’=V4
VH
RH
IS B d
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霍尔效应（Hall Effect）
霍尔效应是1879年由年仅24岁，尚在读研究生的霍尔在研究载流导体在磁场中的受力性质时发现的，它被广泛应用于科学和工程技术研究中对磁场、功率以及位移等参数的测量。
由于半导体中的霍尔效应比金属导体要强的多，随着半导体工业的发展，霍尔效应被越来越多地用来确定半导体材料的导电类型、载流子浓度以及禁带宽度等参数。
近年来，霍尔效应又得到了重大发展，冯·克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍尔效应，它的应用大大提高了有关基本常数的准确性，冯也因此获得了诺贝尔物理学奖。
一、实验原理
在一块长方形金属薄片或半导体薄片的某一方向上通电流，在其垂直方向加磁场B，则在垂直于
电流和磁场的方向上将产生电位差，这就是霍尔效应，称为霍尔电压。
霍尔效应可用洛伦磁力来解释，如图1所示的半导体薄片（霍尔片）位于磁场B中，电流沿X轴正方向通过半导体薄片，设薄片中的载流子（自由电子）以平均速度沿X轴负方向运动，则电子受洛
伦磁力为，自由电子受力发生偏转，在面Ⅰ上积聚，同时在面Ⅱ上积聚同样数量的正电荷，
这样沿Y方向形成一电场，电场形成的电场力将阻碍电荷的继续积聚，设电场强度为E，
则，当电场力和洛伦磁力相等时达到稳定状态，即：，有。
根据电流强度的定义有，代入上式有： ,这就是霍尔电压的计算公式。
记其中为霍尔系数，为霍尔元件灵敏度。
由此可知，霍尔电压和磁感应强度
以及电流强度成正比，和元件厚度成反比,为了提高霍尔元件的灵敏度，一般霍尔元件的厚度都在
0.2 左右。
二、实验仪器
TH-S型螺线管磁场实验仪、测试仪
三、实验内容及步骤
1，正确连接线路，对电源进行调零、校准；
2，确定励磁电流的大小，改变霍尔元件工作电流的大小，测绘工作电流和霍尔电压的关系曲线；
3，确定工作电流大小，改变励磁电流的大小，测绘励磁电流和霍尔电压的关系曲线；
4，确定工作电流和励磁电流的大小，测绘并计算螺线管轴线上磁感应强度分布曲线；
5，掌握采用对称测量法（改变磁场和工作电流的方向）来消除测量中的副效应（如不等位效应、埃廷豪森效应等）的方法。
本实验旨在加深学生对霍尔效应的理解，掌握用霍尔元件测量磁场的原理及方法，领会用对称测量法来消除实验误差的思想，通过连接线路、测量数据、绘制曲线，培养学生的动手能力及一丝不苟的工作态度，启发学生对实验手段和测试方法的思考，锻炼其创新精神。