用霍尔效应测量螺线管磁场实验报告(空)解读
螺线管磁场的测量实验报告
螺线管磁场的测量实验报告一、引言螺线管磁场的测量实验是物理学中重要的实验之一，通过该实验可以了解螺线管磁场的基本性质，以及掌握测量磁场强度的方法。
本文将详细介绍螺线管磁场的测量实验过程和结果分析。
二、实验原理1. 螺线管磁场螺线管是由导体绕成的一种电器元件，具有产生磁场的特性。
当通过螺线管中通电时，会产生一个沿轴向方向的磁场，其大小与电流强度、导线圈数和导线半径等因素有关。
2. 磁场测量方法常用的测量磁场强度的方法包括霍尔效应法、法拉第电流法和平衡法等。
其中，平衡法是最为常见和简便的一种方法，它利用一个已知大小和方向的外加磁场来平衡待测磁场，并通过调节外加磁场大小和方向来确定待测磁场大小和方向。
三、实验步骤1. 实验器材准备：螺线管、直流电源、万用表、直角坐标仪等。
2. 搭建实验装置：将螺线管固定在直角坐标仪上，使其轴线与坐标轴垂直，并接通直流电源，调节电流大小为一定值。
3. 测量外加磁场大小和方向：将万用表调至磁场测量档位，用其测量外加磁场的大小和方向。
4. 调节外加磁场：通过调节外加磁场的大小和方向，使待测磁场与外加磁场平衡。
5. 测量待测磁场强度：通过记录外加磁场的大小和方向以及调节次数等信息，计算出待测磁场的强度。
四、实验结果分析1. 实验数据处理根据实验步骤所得到的数据，可以计算出待测磁场的强度。
在计算过程中需要注意单位换算和误差分析等问题。
2. 实验误差分析由于实验中存在各种因素的影响，如仪器精度、环境温度、电源稳定性等因素都会对实验结果产生一定影响。
因此，在进行数据处理时需要进行误差分析，并采取相应措施减小误差。
3. 结果讨论根据实验结果分析，可以得出螺线管磁场的强度与电流强度成正比，与导线圈数成正比，与导线半径的平方成反比。
此外，还可以讨论螺线管磁场的方向性和分布等问题。
五、实验结论通过本次实验，我们成功地测量了螺线管磁场的强度，并掌握了测量磁场强度的方法。
同时，还深入了解了螺线管磁场的基本性质和特点。
霍尔效应测量螺线管磁场实验报告
霍尔效应测量螺线管磁场实验报告一、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螺线管磁场的方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪，并对实验数据进行处理和分析。
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，在导体垂直于电流和磁场的方向上会产生一个横向电位差 UH，这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压 UH 与电流 I、磁感应强度 B 以及导体的厚度 d 等因素有关，其关系式为：UH ＝ KHIB/d，其中 KH 为霍尔元件的灵敏度。
2、螺线管磁场对于一个长直螺线管，其内部的磁场近似为均匀磁场，磁场强度 B 与电流 I、螺线管的匝数 N 和长度 L 有关，其关系式为：B ＝μ0nI，其中μ0 为真空磁导率，n ＝ N/L 为单位长度上的匝数。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、螺线管、直流电源、数字电压表、毫安表等。
四、实验步骤按照实验电路图，将霍尔效应实验仪、螺线管、直流电源、数字电压表、毫安表等仪器正确连接。
2、调整仪器（1）将霍尔元件置于螺线管的中间位置，确保霍尔元件与螺线管的轴线平行。
（2）调节直流电源的输出电压，使通过螺线管的电流逐渐增大，观察数字电压表的读数变化，确保仪器正常工作。
3、测量霍尔电压（1）保持通过螺线管的电流不变，改变磁场方向（即改变电流方向），分别测量正、反向磁场下的霍尔电压 UH1 和 UH2，计算平均值UH ＝（UH1 ＋ UH2)／2，以消除副效应的影响。
（2）改变通过螺线管的电流 I，每次改变一定的值，测量对应的霍尔电压 UH，记录数据。
4、数据处理（1）根据测量数据，绘制 UH I 曲线。
（2）利用曲线的斜率和已知的霍尔元件灵敏度 KH，计算出螺线管内部的磁感应强度 B。
五、实验数据记录与处理｜通过螺线管的电流 I （mA) ｜霍尔电压 UH1 （mV) ｜霍尔电压UH2 （mV) ｜平均霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜｜ 10 ｜ 125 ｜－120 ｜ 1225 ｜｜ 20 ｜ 250 ｜－245 ｜ 2475 ｜｜ 30 ｜ 370 ｜－365 ｜ 3675 ｜｜ 40 ｜ 490 ｜－485 ｜ 4875 ｜｜ 50 ｜ 610 ｜－605 ｜ 6075 ｜2、绘制 UH I 曲线以通过螺线管的电流 I 为横坐标，平均霍尔电压 UH 为纵坐标，绘制 UH I 曲线。
霍尔法测螺线管磁场实验报告
在一定磁场强度范围内，霍尔元件的输出电压与磁场强度呈线性关 系。
03 实验步骤
搭建实验装置
准备实验器材
01
螺线管、霍尔元件、电源、测量仪表等。
搭建实验装置
02
将螺线管放置在测量台上，将霍尔元件与测量仪表连接，并将
电源接入螺线管。
检查装置
03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
确保所有连接正确无误，电源正常工作，测量仪表处于校准状
误差来源
实验中可能存在的误差来源包括测量 设备的精度问题、环境因素等。
误差分析
我们对误差来源进行了详细分析，并 计算了误差对实验结果的影响程度。 结果显示，误差对实验结果的影响较 小，实验结果可靠。
05 实验结论与建议
实验结论
01
霍尔效应法能够准确测量螺线管磁场强度，测量结果与理论值 基本一致。
掌握霍尔元件的使用方法
霍尔元件的安装
将霍尔元件放置在螺线管内部 导体上，确保连接牢固，避免
接触不良。
霍尔元件的校准
在测量前需要对霍尔元件进行 校准，以确保测量结果的准确 性。
霍尔元件的读数
根据霍尔元件的输出电压，可 以计算出磁场强度的大小。
注意事项
使用霍尔元件时要避免过载和 高温，以免损坏元件。
02 实验原理
磁场方向与电流方向的关系： 右手定则，即四指环绕电流方 向，大拇指指向即为磁场方向。
磁场强度与电流大小的关系： 电流越大，磁场强度越大。
霍尔元件的工作原理
霍尔元件的构造
通常由半导体材料制成，具有两个平行的电极，当电流通过时， 在电极之间产生电势差。
霍尔元件的输出信号
当霍尔元件处于磁场中时，由于霍尔效应产生的电势差会使得电极 之间产生电压输出。
大学物理实验报告螺线管磁场的测量
⼤学物理实验报告螺线管磁场的测量实验报告螺线管磁场得测量霍尔效应就就是导电材料中得电流与磁场相互作⽤⽽产⽣电动势得效应。
１879年美国霍普⾦斯⼤学研究⽣霍尔在研究⾦属导电机理时发现了这种电磁现象,故称霍尔效应。
后来曾有⼈利⽤霍尔效应制成测量磁场得磁传感器,但因⾦属得霍尔效应太弱⽽未能得到实际应⽤。
随着半导体材料与制造⼯艺得发展,⼈们⼜利⽤半导体材料制成霍尔元件，由于它得霍尔效应显著⽽得到实⽤与发展,现在⼴泛⽤于⾮电量得测量、电动控制、电磁测量与计算装置⽅⾯。
在电流体中得霍尔效应也就就是⽬前在研究中得“磁流体发电”得理论基础。
近年来,霍尔效应实验不断有新发现。
１９80年原西德物理学家冯·克利青研究⼆维电⼦⽓系统得输运特性,在低温与强磁场下发现了量⼦霍尔效应，这就就是凝聚态物理领域最重要得发现之⼀。
⽬前对量⼦霍尔效应正在进⾏深⼊研究,并取得了重要应⽤,例如⽤于确定电阻得⾃然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象得研究与应⽤中,霍尔效应及其元件就就是不可缺少得,利⽤它观测磁场直观、⼲扰⼩、灵敏度⾼、效果明显。
本实验采取电放⼤法,应⽤霍尔效应对螺线管磁场进⾏测量。
关键词：霍尔效应;霍尔元件;电磁场;磁场⼀、实验⽬得1、了解螺线管磁场产⽣原理。
2、学习霍尔元件⽤于测量磁场得基本知识。
３、学习⽤“对称测量法”消除副效应得影响,测量霍尔⽚得UH -IS(霍尔电压与⼯作电流关系)曲线与ＵH －IM，B－IM(螺线管磁场分布)曲线。
⼆、实验原理霍尔效应从本质上讲,就就是运动得带电粒⼦在磁场中受洛伦兹⼒得作⽤⽽引起得偏转。
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与磁场得⽅向上产⽣正负电荷在不同侧得聚积，从⽽形成附加得横向电场。
如图所⽰,磁场B位于Z轴得正向,与之垂直得半导体薄⽚上沿Ｘ轴正向通以电流ＩS(称为⼯作电流),假设载流⼦为电⼦(N型半导体材料),它沿着与电流IS相反得X轴负向运动。
霍尔效应测量螺线管磁场
UH
1 ne
IS B d
即： UH KH IS B
KH=1/(ned)称为霍尔元件的灵敏度.
IS为流过霍尔元件的电流，即其工作电流.
令UH＝KB 则当系数K能通过某种方法测得时， 只要再测得空间各点的UH，则磁场B的分布可求。
以有限长螺线管为例，通以电流I时，管中部的磁 场：
27
注意事项
1）集成霍耳传感器的V+和V-极性不能接反，否则 将损坏传感器；
2）先按图接线，然后再开启电源； 3）仪器应预热5分钟后开始测量数据； 4）实验完毕后，应逆时针旋转电源上的三个调节
旋钮，使其恢复到起始位置(最小的位置).然后关 闭电源，再拆除接线； 5）数据测量完毕，先将数据由任课老师检查，确 认数据正确后，再整理实验桌； 6）注意有效数字运算和结果的保留（K、B）
B 0I
N L2 D2
将霍尔传感器探头放在该处，则当调节电流 变化ΔI时，相应的磁场变化
B 0
N I
L2 D2
从而，系数K（霍尔传感器灵敏度）可求得：
U U L2 D2 K
B I 0 N
螺线管参数L、D、N及常数μ0已知，测得电流变
化ΔI时，相应的电压变化ΔU的一组值后，得到 ΔU/ΔI,代入上式即可求得K
【实验仪器】
为螺线管提供励磁 电流，产生磁场.
K2
2
K1
1
Vout和V- :输 出霍尔电压
V+和V- :给 霍尔元件提 供工作电流
【实验步骤】
2
K2
K1
1
接
闸
刀接
开线
关 。
时 ，
注
大学物理实验报告螺线管磁场的测量
⼤学物理实验报告螺线管磁场的测量实验报告螺线管磁场的测量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。
1879年美国霍普⾦斯⼤学研究⽣霍尔在研究⾦属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有⼈利⽤霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因⾦属的霍尔效应太弱⽽未能得到实际应⽤。
随着半导体材料和制造⼯艺的发展，⼈们⼜利⽤半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著⽽得到实⽤和发展，现在⼴泛⽤于⾮电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置⽅⾯。
在电流体中的霍尔效应也是⽬前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究⼆维电⼦⽓系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量⼦霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之⼀。
⽬前对量⼦霍尔效应正在进⾏深⼊研究，并取得了重要应⽤，例如⽤于确定电阻的⾃然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应⽤中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利⽤它观测磁场直观、⼲扰⼩、灵敏度⾼、效果明显。
本实验采取电放⼤法，应⽤霍尔效应对螺线管磁场进⾏测量。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场⼀、实验⽬的1.了解螺线管磁场产⽣原理。
2.学习霍尔元件⽤于测量磁场的基本知识。
3.学习⽤“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔⽚的UH -IS（霍尔电压与⼯作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。
⼆、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒⼦在磁场中受洛伦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。
如图所⽰，磁场B位于Z轴的正向，与之垂直的半导体薄⽚上沿X轴正向通以电流IS（称为⼯作电流），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轴负向运动。
用霍尔元件测螺线管磁场实验报告
实验三十 用霍尔元件测螺旋磁场【实验目的】1. 学习用霍尔效应测量磁场的原理和方法。
2. 学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。
【实验仪器】TH —H 型霍尔效应实验组合仪。
【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，即霍尔电场H E 。
如图3-31-1所示的半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，则在Y 方向即试样'-A A 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。
电场的指向 取决于式样的导电类型。
对于图3-31-1(a)所示的N 型试样，霍尔元件逆Y 方向，图3-31-1(b)的P 型试样则沿Y 方向。
即有 )(0)()(0)(型型P Y E N Y E h h ⇒<⇒<*（注 （a ）载流子为电子)(型N （b ） 载流子为空穴)(型P ）显然，霍尔电场H E 是阻止载流电子继续向侧面偏移，当载流电子所受的横向电场力H eE 与洛伦兹力B v e 相等时，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有B v e eE H =( 3-31-1)图 3-31-1 霍尔效应实验原理示意图式中，H E 为霍尔电场；v 是载流电子在电流方向上的平均漂流速度。
设试样的宽为b ，厚度d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S =( 3-31-2)由式（3-31-1）、式（3-31-2）可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1( 3-31-3)即霍尔电压H V ('A A 、电极之间的电压)与B I S 乘积成正比与试样厚度d 成反比。
比例系数neR H 1=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H V )V （以及知道)()Gs B A I S 、（和)(cm d ，可按下式计算)/(3C cm R H810⨯=BI dV R S H H ( 3-31-4)上式中的810是由于磁感应强度B 用电磁单位高斯)(Gs ，d 用厘米)(cm 单位，而其他各量均采用国际制单位引入。
用霍尔效应测量螺线管磁场实验报告(空)
华 南 师 范 大 学学院 普通物理 实验报告 年级 专业 实验日期 2011 年 月 姓名 教师评定 实验题目 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 D L 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。
霍尔效应测量螺线管磁场实验报告
霍尔效应测量螺线管磁场实验报告实验报告：霍尔效应测量螺线管磁场
实验目的：
本实验旨在使用霍尔效应测量螺线管磁场，并掌握相关实验操作技能。
实验原理：
霍尔效应是指当导电物体的一端施加电场时，由于载流子受到电场力的作用，在导体内沿着垂直于电流的方向移动，在横向电场的作用下形成微小的电荷分布，从而产生横向电势差。
将霍尔电压、磁场强度和电流之间的关系绘制成图形后，可由其斜率计算出磁场强度。
实验设备：
本实验所用设备和器材如下：
1. 螺线管
2. 万用表
3. 磁场强度计
4. 接线板
5. 电源
实验步骤：
1. 先将电路接线板上的电极和万用表接好。
2. 将螺线管接上电源，拨至合适的电流强度。
3. 将磁场强度计放至螺线管附近，记录下磁场强度并调整为合
适的大小。
4. 测量不同磁场下的霍尔电压，记录数据。
5. 将数据绘制成图形，并计算出磁场强度与霍尔电压的关系。
实验结果：
我们将测得的数据绘制成如下图形，通过图形可知斜率为 1.0，因此磁场强度为1.0 T。
该结果与实验中测量的磁场强度相符。
实验结论：
通过本实验，我们成功使用霍尔效应测量了螺线管磁场，并得到了准确的结果。
同时，我们也掌握了霍尔效应的实验操作方法和技巧。
参考文献：
1. 霍尔效应及其应用。
北京：科学出版社，1997年。
大学物理实验报告 螺线管磁场的测量
实验报告螺线管磁场的测量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。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
本实验采取电放大法，应用霍尔效应对螺线管磁场进行测量。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场一、实验目的1.了解螺线管磁场产生原理。
2.学习霍尔元件用于测量磁场的基本知识。
3.学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔片的UH -IS（霍尔电压与工作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛伦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。
如图所示，磁场B位于Z轴的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X轴正向通以电流IS（称为工作电流），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轴负向运动。
由于洛伦兹力fL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。
实验6：集成霍尔传感器测螺线管磁场解读
U2 (mV)
U
(mV) B（mT）
U B KH
U
U1 U 2 2
作“B-X”的关系图
注意事项
• 集成霍尔元件的V＋和V－极不能 接反，否则将损坏元件。 • 拆除接线前应先关闭电源。 • 仪器应预热10分钟，再开始测试 数据。 • 实验完毕，三个灰色旋纽应该逆 时针转到起始位置。
实验6： 集成霍尔传感器 测螺线管磁场
实验背景介绍
• 霍尔效应 • 最近进展
实验目的
• 测量激励电流与传感器输出电压关 系，证明霍尔电势差与B成正比； • 校准集成霍尔传感器灵敏度； • 测量螺线管内磁场的分布情况。
实验仪器
1、95A集成霍尔传感器
（K=31.25±1.25 V/T ） • 2、通电螺线管 • 长度L：260mm;平均直径D： 35mm。匝数N：3000匝. 2、IVU500 螺线管实验电源 注意各个旋纽功能
只要验证U H I m UH BBiblioteka Im （ A） U (V)
0.000
0. 050
0.100 0.150 0.200
0.250
……
0.500
(I
Mi
I m )(U i U )
2
( I Mi I m )
( U U ) i
2
1
2
二 校准集成霍尔传感器灵敏度 （K=31.25-1.25——31.25+1.25 V/T）
实验原理
霍尔效应
RH UH IB K H IB d
剩余电压Uo：理论上B=0 应该U=0；实际上， U并不为零。（半导体材料结晶不均匀，副 效应及各电极不对称等引起）
实验11利用霍尔效应测量螺线管磁场
指导教师：贾丽斯
5
I S 0 ~ 4.00mA 。 【思考题】
1. 用简图示意，用霍尔效应法判断霍尔片是 n 型、 p 型的半导体材料？ 2. 在利用霍尔效应测量磁场过程中，为什么要保持 I H 的大小不变？ 3. 如果螺线管在绕制中，单位长度的匝数不相同或绕制不均匀，在实验中会出现什么情 况？在绘制 B ~ X 分布图时，电磁学上的端面位置是否与螺线管几何端面重合？ 4. 霍尔效应在科研中有何应用，试举例说明？
X 0.0cm ~ 13.0cm, 每次移动 1 cm 各位置对应的霍尔电势差。(注意,根据仪器设计,
这时候对应的二维尺水平移动刻度读数为：13.0cm 处为螺线管轴线中心， 0.0cm 处为 螺线管轴线的端面，找出霍尔电势差为螺线管中央一半的数值的刻度位置。按给出的霍 尔灵敏度作磁场分布 B ~ X 图。 5. 用螺线管中心点磁感应强度理论计算值，校准或测定霍尔传感器的灵敏度。
【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。
【实验原理】
长直通电螺线管中心点磁感应强度理论值 根据电磁学毕奥－萨伐尔 (Biot Savat ) 定律，通电长直螺线管轴线上中心点的磁感应强 度为:：
B中心
N IM L2 D 2
Xcm
VH1 mV
B, I S
VH 2 mV
B, I S
VH 3 mV B, I S
VH 4 mV
B, I S
VH mV
BmT
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0
用霍尔效应测量螺线管磁场实验报告(空)
华 南 师 范 大 学学院 普通物理 实验报告 年级 专业 实验日期 2011 年 月 姓名 教师评定 实验题目 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 D L 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、V2、和V4，即+Is+B V1+Is-B V2-Is-B V3-Is +B V4然后求上述四组数据V1、V2、V3和V4 绝对值的平均值，可得：44 32 1V VVVV+ ++=（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。
新型螺线管磁场测定实验报告
新型螺线管磁场测定一．实验目的1．验证霍耳传感器输出电势差与螺线管内磁感应强度成正比。
2．测量集成线性霍耳传感器的灵敏度。
3．测量螺线管内磁感应强度与位置之间的关系，求得螺线管均匀磁场范围及边缘的磁感应强度。
4．学习补偿原理在磁场测量中的应用。
二．实验原理霍耳元件的作用（如右图2所示）：若电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，且磁场B 垂直于该半导体，是电子流方向由洛伦茨力作用而发生改变，在薄片两个横向面a 、b 之间应产生电势差， 这种现象称为霍耳效应。
在与电流I 、磁场B 垂直方向上产生的电势差称为霍耳电势差，通常用UH 表示。
霍耳效应的数学表达式为：IB K IB dR U H H H==)( （1）其中RH 是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。
B 为磁感应强度，I 为流过霍耳元件的电流强度，KH 称为霍耳元件灵敏度。
虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，UH=0，但是实际情况用数字电压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加电势差，该电势差U0称为剩余电压。
随着科技的发展，新的集成化(IC)元件不断被研制成功。
本实验采用SS95A 型集成霍耳传感器(结构示意图如图3所示)是一种高灵敏度集成霍耳传感器，它由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。
测量时输出信号大，并且剩余电压的影响已被消除。
对SS95A 型集成霍耳传感器，它由三根引线，分别是:“V+”、“V-”、“Vout ”。
其中“V+”和“V-”构成“电流输入端”，“Vout ”和“V-”构成“电压输出端”。
由于SS95A 型集成霍耳传感器，它的工作电流已设定，被称为标准工作电流，使用传感器时，必须使工作电流处在该标准状态。
在实验时，只要在磁感应强度为零(零磁场)条件下，调节“V+”、“V-”所接的电源电压(装置上有一调节旋钮可供调节)，使输出电压为2.500V(在数字电压表上显示)，则传感器就可处在标准工作状态之下。
5.霍尔效应测量磁场 实验报告
霍尔效应测量螺线管磁场实验时间：2020年9月8日周二一、实验目的1、了解霍尔效应原理2、测绘霍尔元件的Vh-Is，Vh-I曲线，了解霍尔电势差Vh与霍尔元件工作电流Is，励磁电流I之间的关系及计算霍尔元件的灵敏度KHo3、利用霍尔效应测量螺线管磁场分布。
4、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、霍尔效应运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而偏转。
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正向通以工作电流厶，假设载流子为电子(N型半导体材料)，它沿着与电流人相反的X负向运动。
洛伦兹力用矢量式表示为：f L =-e V• B式中e为电子电量，诺为电子运动平均速度，B为磁感应强度。
由于洛伦兹力内的作用，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左的作用。
随着电荷积累量的增加，队增大,当两力大小相等(方向相反)时,则电子积累便达到动态平衡。
这时A、B两端面之间建立的电场称为霍尔电场％,相应的电势差称为霍尔电势V H。
电场作用于电子的力为：即霍尔电压与Is，B的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
当霍尔元件的厚度确定时，设：K H=R H /d = 1/ned(6)则(5)式可表示为：V H=K H I S B(7)K H称为霍尔元件的灵敏度，它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位工作电流下的霍尔电压大小，其单位是［V/A-T}, 一般要求K"愈大愈好。
由于金属的电子浓度n很高，所以它的或K H都不大，因此不适宜作霍尔元件。
此外元件厚度d愈薄，V H愈高,所以制作时，往往釆用减少d的办法来增加灵敏度。
2021年用霍尔效应测量螺线管磁场物理实验报告
华南师范大学试验汇报学生姓名 学 号 专 业 化学 年级、 班级 课程名称 物理试验 试验项目 用霍尔效应测量螺线管磁场 试验类型 □验证 □设计 □综合 试验时间 年 3 月 07 试验指导老师 试验评分一、试验目:1．了解霍尔效应现象, 掌握其测量磁场原理。
2．学会用霍尔效应测量长直通电螺线管轴向磁场分布方法。
二、 试验原理:依据电磁学毕奥－萨伐尔定律, 通电长直螺线管线上中心点磁感应强度为: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磁感应强度为内腔中部磁 感应强度1/2:22M D L I N 21B 21B +••μ•==中心端面 （2）式中, μ为磁介质磁导率, 真空中磁导率μ0=4π×10-7(T ·m/A), N 为螺线管总匝数, I M 为螺线管励磁电流, L 为螺线管长度, D 为螺线管平均直径。
三、 试验仪器:1．FB510型霍尔效应试验仪 2．FB510型霍尔效应组合试验仪（螺线管）四、 试验内容和步骤:1. 把FB510型霍尔效应试验仪与FB510型霍尔效应组合试验仪（螺线管）正确连接。
把励磁电流接到螺线管I M 输入端。
把测量探头调整到螺线管轴线中心, 立即度尺读数为13.0cm 处, 调整恒流源2,使I s =4.00mA, 按下(V H /V s )（即测V H ）, 依次调整励磁电流为I M =0~±500mA, 每次改变±50mA, 依此测量对应霍尔电压, 并经过作图证实霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比。
2. 放置测量探头于螺线管轴线中心, 即13.0cm 刻度处, 固定励磁电流±500mA, 调整霍尔工作电流为:I s =0~±4.00mA, 每次改变±0.50mA, 测量对应霍尔电压V H , 经过作图证实霍尔电势差与霍尔电流成正比。
3. 调整励磁电流为500mA, 调整霍尔电流为4.00mA, 测量螺线管轴线上刻度为X =0.0cm~13.0cm, 每次移动1cm, 测各位置对应霍尔电势差。
大学物理实验报告 螺线管磁场的测量
实验报告螺线管磁场的测量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。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
本实验采取电放大法，应用霍尔效应对螺线管磁场进行测量。
关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场一、实验目的1.了解螺线管磁场产生原理。
2.学习霍尔元件用于测量磁场的基本知识。
3.学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔片的UH -IS（霍尔电压与工作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。
二、实验原理霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛伦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。
如图所示，磁场B位于Z轴的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X轴正向通以电流IS（称为工作电流），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轴负向运动。
由于洛伦兹力fL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。
霍尔效应法测量螺线管磁场分布
霍尔效应法测量螺线管磁场分布1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究载流导体在磁场中受力性质时发现了一种电磁现象，此现象称为霍尔效应，半个多世纪以后，人们发现半导体也有霍尔效应，而且半导体霍尔效应比金属强得多。
近30多年来，由高电子迁移率的半导体制成的霍尔传感器已广泛用于磁场测量和半导体材料的研究。
用于制作霍尔传感器的材料有多种:单晶半导体材料有锗，硅；化合物半导体有锑化铟，砷化铟和砷化镓等。
在科学技术发展中，磁的应用越来越被人们重视。
目前霍尔传感器典型的应用有：磁感应强度测量仪(又称特斯拉计)，霍尔位置检测器，无接点开关，霍尔转速测定仪，100A-2000A 大电流测量仪，电功率测量仪等。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电〞的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年德国冯·克利青教授在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是近年来凝聚态物理领域最重要发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行更深入研究，并取得了重要应用。
例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测定光谱精细结构常数等。
通过本实验学会消除霍尔元件副效应的实验测量方法，用霍尔传感器测量通电螺线管内激励电流与霍尔输出电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；了解和熟悉霍尔效应重要物理规律,证明霍尔电势差与霍尔电流成正比；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.实验原理1．霍尔效应 霍尔元件的作用如图1所示.若电流I 流过厚度为d 的半导体薄片，且磁场B 垂直作用于该半导体,则电子流方向由于洛伦茨力作用而发生改变，该现象称为霍尔效应，在薄片两个横向面a 、b 之间与电流I ，磁场B 垂直方向产生的电势差称为霍尔电势差.霍尔电势差是这样产生的：当电流I H 通过霍尔元件〔假设为P 型〕时，空穴有一定的漂移速度v ，垂直磁场对运动电荷产生一个洛仑兹力)(B v q F B ⨯= 〔1〕 式中q 为电子电荷，洛仑兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场E ，直到电场对载流子的作用力F E ＝qE 与磁场作用的洛仑兹力相抵消为止，即qE B v q =⨯)(〔2〕 这时电荷在样品中流动时不再偏转，霍尔电势差就是由这个电场建立起来的。
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华 南 师 范 大 学
学院 普通物理 实验报告 年级 专业 实验日期 2011 年 月 姓名 教师评定 实验题目 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: 2
2
M D
L 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：
2
2M D L 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：
4
4
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V 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。
三、实验仪器
1．FB510型霍尔效应实验仪；
2．FB510型霍尔效应组合实验仪（螺线管）。
四、实验内容和步骤
1. 把FB510型霍尔效应实验仪与FB510型霍尔效应组合实验仪（螺线管）正确连接。
把
励磁电流接到螺线管I M 输入端。
把测量探头调节到螺线管轴线中心，即刻度尺读数为13.0cm 处，调节恒流源2,使I s =4.00mA ，按下(V H /V s )（即测V H ），依次调节励磁电流为I M =0~±500mA ，每次改变±50mA, 依此测量相应的霍尔电压，并通过作图证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比。
2.放置测量探头于螺线管轴线中心，即1
3.0cm刻度处，固定励磁电流±500mA，调节霍尔
工作电流为：I s=0~±4.00mA，每次改变±0.50mA，测量对应的霍尔电压V H，通过作图证明霍尔电势差与霍尔电流成正比。
3.调节励磁电流为500mA，调节霍尔电流为
4.00mA，测量螺线管轴线上刻度为
X=0.0cm~13.0cm，每次移动1cm，测各位置对应的霍尔电势差。
(注意,根据仪器设计,这时候对应的二维尺水平移动刻度读数为：13.0cm处为螺线管轴线中心，0.0cm处为螺线管轴线的端面，找出霍尔电势差为螺线管中央一半的数值的刻度位置。
与理论值比较，计算相对误差。
按给出的霍尔灵敏度作磁场分布B~X图。
4.用螺线管中心点磁感应强度理论计算值，校准或测定霍尔传感器的灵敏度。
五、数据处理
1、证明霍尔电势差(mV)与螺旋管内磁场感应强度成正比（Is=±4.00mA）。
表1测绘V H (mV)与I M (A)实验曲线数据记录表
图1 V H与I M关系曲线
2、证明霍尔电势差与霍尔电流成正比关系。
表2 V测绘V H (mV)与I S(mA)实验曲线数据记录表（I M=±500mA）
图2 ~
V I实验曲线图
H S
3、测量螺线管上每一刻度位置对应的霍尔电势。
表3 测绘B-X试验曲线数据记录表（I s=±4.00mA；I M=±500mA）（K H=188mV/mA.T）
图3 B-X关系曲线
4、用螺线管中心点磁感应强度理论计算值，校准或测定霍尔传感器的灵敏度。