传感器课程设计霍尔传感器测量磁场
使用霍尔效应传感器测量磁场的步骤与技巧
使用霍尔效应传感器测量磁场的步骤与技巧磁场是我们日常生活中不可或缺的一部分。
为了准确测量磁场的强度和方向，我们可以使用霍尔效应传感器。
霍尔效应传感器是一种电子元件，能够测量磁场对电流的影响，从而提供有关磁场特征的输出。
下面将介绍使用霍尔效应传感器测量磁场的步骤与技巧。
步骤一：选择合适的霍尔效应传感器首先，我们需要选择适合我们需求的霍尔效应传感器。
市面上有多种类型的霍尔效应传感器，根据不同的应用需求，如测量范围、磁场灵敏度等，我们可以选择不同型号的传感器。
在选择过程中，可以参考产品手册和技术规格，以确保选购到最适合的传感器。
步骤二：搭建合适的实验装置为了进行磁场测量，我们需要搭建一个合适的实验装置。
装置可以包括霍尔效应传感器、电源供应器、磁场源以及相应的电路连接等。
在搭建装置时，需要保证传感器和其他元件之间的正确连接，并确保电路的稳定性和可靠性。
步骤三：校准霍尔效应传感器在进行实际测量之前，我们需要对霍尔效应传感器进行校准。
校准的目的是获得准确的输出，以便后续的磁场测量。
校准过程中，可以通过改变磁场的强度和方向，观察传感器的响应，并记录相关数据。
通过分析这些数据，我们可以建立校准曲线，以便将传感器输出与实际磁场值进行对应。
步骤四：确定磁场测量方法在进行磁场测量时，我们需要确定合适的测量方法。
常见的方法有点测量法和线测量法。
点测量法适用于测量特定位置的磁场值，可以将传感器放置在需要测量的位置，记录传感器输出值。
线测量法适用于测量磁场的空间分布情况，可以通过移动传感器的位置，并记录相应的测量值。
步骤五：进行磁场测量在经过前述准备工作后，我们可以进行磁场测量了。
根据选择的测量方法，将霍尔效应传感器放置在适当的位置，并记录传感器输出值。
在测量过程中，需要注意保持传感器与磁场源之间的适当距离，以避免其他因素对测量结果的影响。
如果需要测量不同位置的磁场值，重复移动传感器的位置，并记录相应的测量值。
步骤六：数据处理与分析完成磁场测量后，我们需要对获得的数据进行处理与分析。
霍尔效应测磁场实验报告(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】实 验 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点： 实验时间：一、实验室名称：霍尔效应实验室二、 实验项目名称：霍尔效应法测磁场三、实验学时：四、实验原理：（一）霍耳效应现象将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为B 的磁场中，并让薄片平面与磁场方向（如Y 方向）垂直。
如在薄片的横向（X 方向）加一电流强度为H I 的电流，那么在与磁场方向和电流方向垂直的Z 方向将产生一电动势H U 。
如图1所示，这种现象称为霍耳效应，H U 称为霍耳电压。
霍耳发现，霍耳电压H U 与电流强度H I 和磁感应强度B 成正比，与磁场方向薄片的厚度d 反比，即d BI RU H H =（1）式中，比例系数R 称为霍耳系数，对同一材料R 为一常数。
因成品霍耳元件（根据霍耳效应制成的器件）的d 也是一常数，故d R /常用另一常数K 来表示，有B KI U H H = （2）式中，K 称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位电流作用下霍耳电压的大小。
如果霍耳元件的灵敏度K 知道（一般由实验室给出），再测出电流H I 和霍耳电压H U ，就可根据式HH KI U B =（3）算出磁感应强度B 。
图 1霍耳效应示意图图2 霍耳效应解释（二）霍耳效应的解释现研究一个长度为l 、宽度为b 、厚度为d 的N 型半导体制成的霍耳元件。
当沿X 方向通以电流H I 后，载流子（对N 型半导体是电子）e 将以平均速度v 沿与电流方向相反的方向运动，在磁感应强度为B 的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为evB f B =方向沿Z 方向。
在B f 的作用下，电荷将在元件沿Z 方向的两端面堆积形成电场H E （见图2），它会对载流子产生一静电力E f ，其大小为H E eE f =方向与洛仑兹力B f 相反，即它是阻止电荷继续堆积的。
当B f 和E f 达到静态平衡后，有E B f f =，即b eU eE evB H H /==，于是电荷堆积的两端面（Z 方向）的电势差为vbB U H = （4）通过的电流H I 可表示为nevbd I H -=式中n 是电子浓度，得nebdI v H -=（5）将式（5）代人式（4）可得 nedBI U H H -= 可改写为B KI dBI RU H H H == 该式与式（1）和式（2）一致，neR 1-=就是霍耳系数。
磁检测传感器课程设计
磁检测传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解磁检测传感器的基本原理，掌握其工作方式和应用范围。
2. 学生能够描述磁检测传感器在科技和日常生活中的重要作用。
3. 学生能够掌握磁检测传感器的相关物理概念，如磁通量、磁场强度等。
技能目标：1. 学生能够正确使用实验器材进行磁检测传感器的操作和调试。
2. 学生通过实际操作，学会收集和分析传感器的数据，并能够解决简单的问题。
3. 学生能够设计简单的磁检测传感器应用电路，提高动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对物理科学的兴趣，增强对科技发展的认识。
2. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，学会倾听和尊重他人的意见。
3. 学生能够认识到磁检测传感器在节能减排、环境保护等方面的重要性，增强社会责任感。
课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，以实验和实践为主，注重培养学生的动手能力和科学素养。
学生特点：高二年级学生对物理知识有一定的了解，具备基础实验操作能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，通过讲解、实验和小组讨论等多种教学方式，引导学生掌握磁检测传感器知识，提高实践操作能力，培养科学精神和责任感。
将课程目标分解为具体可衡量的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 磁检测传感器原理介绍：磁场的概念、磁通量的定义、霍尔效应原理等。
相关教材章节：第五章“电磁学”第三节“磁场与磁通量”。
2. 磁检测传感器类型与结构：介绍不同类型的磁检测传感器，如霍尔传感器、磁阻传感器、感应式传感器等，及其内部结构和工作原理。
相关教材章节：第五章“电磁学”第四节“磁传感器”。
3. 磁检测传感器的应用：分析磁检测传感器在工业、交通、医疗等领域的应用实例。
相关教材章节：第十二章“传感器及其应用”第一节“传感器概述”。
4. 实验操作与数据处理：指导学生进行磁检测传感器的实际操作，包括电路连接、参数调整、数据收集和处理等。
相关教材章节：第十二章“传感器及其应用”第二节“传感器实验”。
用霍尔元件测量磁场的实验报告
用霍尔元件测量磁场的实验报告
一、实验目的
1. 掌握使用霍尔元件测量磁场的方法；
2. 了解霍尔元件的特性及其工作原理；
3. 学习如何校准霍尔元件的灵敏度；
4. 实验中检验安装效果，练习实验操作。
二、仪器设备
霍尔元件、磁铁、直流电源、万用表等。
三、实验步骤
1. 将霍尔元件固定在实验台上，调整电源电压为2V左右，通过万用表测量霍尔元件的输出电压。
2. 将磁铁放在霍尔元件的上方，进行磁场测量。
移动磁铁的位置，记录不同位置下霍尔元件的输出电压。
3. 重复步骤2，使用不同的磁铁，测量不同的磁场强度和方向。
4. 根据实验数据绘制出不同磁场强度和方向下的霍尔元件输出电压曲线。
5. 根据测得的数据，计算出霍尔元件的灵敏度。
四、实验结果
1. 测量出的霍尔元件输出电压与磁场位置、磁场强度等因素的关系；
2. 通过实验数据绘制出不同磁场强度和方向下的霍尔元件输出电压曲线。
三、实验结论
本实验使用霍尔元件测量磁场，通过调整磁铁在霍尔元件上方的位置和使用不同的磁铁，测量出不同位置的霍尔元件输出电压。
实验数据表明，输出电压与磁铁位置、磁场强度呈正相关关系。
实验结果表明，霍尔元件可用于磁场测量，具有灵敏度高、误差小的优点，是一种可靠的磁场测量方法。
传感器课程设计——霍尔传感器测量磁场
目录一、课程设计目的与要求 (2)二、元件介绍 (3)三、课程设计原理 (6)3.1霍尔效应 (6)3.2测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度 (8)四、课程设计内容 (10)4.1电路补偿调节 (10)4.2失调电压调零 (10)4.3按图4-3接好信号处理电路 (10)4.4按图4-4接好总测量电路 (11)4.5数据记录与处理 (12)4.6数据拟合 (13)五、成品展示 (16)六、分析与讨论 (17)实验所需仪器 (19)个人总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)参考网址 (22)一、课程设计目的与要求1.了解霍尔传感器的工作原理2.掌握运用霍尔传感器测量磁场的方法二、元件介绍CA3140CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS 高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗，极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V（无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。
应用范围:.单电源放大器在汽车和便携式仪表.采样保持放大器.长期定时器.光电仪表.探测器.有源滤波器.比较器.TTL接口.所有标准运算放大器的应用.函数发生器.音调控制.电源.便携式仪器3503霍尔元件UGN3503LT，UGN3503U和UGN3503UA霍尔效应传感器准确地跟踪磁通量非常小的变化，密度变化通常太小以致不方便操作霍尔效应开关。
可作为运动探测器，齿传感器和接近探测器，磁驱动机械事件的镜像。
作为敏感电磁铁的显示器，就可以有效地衡量一个系统的负载量可以忽略不计的性能，同时提供隔离污染和电气噪声。
每个霍尔效应集成电路包括一个霍尔传感元件，线性放大器和射极跟随器输出级。
三种封装形式提供了对磁性优化包大多数应用程序。
传感器课程设计
信息科学与工程学院学生实训（验）报告单设计名称_________________________指导教师_________________________班级名称_________________________学年学期_________________________信息科学与工程学院I1 概述1.1 引言霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。
1.2 传感器未来的发展趋势由于传感器在市场需求很大和它在控制系统中起到的重要作用，世界各国对其理论研究非常重视，也不断的出现新的产品。
未来传感器技术发展的新途径将会是：功能化、模块化、智能化、微型化。
传感器的具体发展方向可以主要概括为以下几个方面：（1）在传感器的原理上，利用新材料生产新型传感器。
（2）开发多功能化的传感器，主要是可将放大、整形、补偿等外围电路一体化的集成化传感器和智能小型传感器。
（3）开发数字输出型传感器，随时能与微机相连。
（4）实现传感器控制信号直接显示，这种新型传感器主要有以下几种：用于舒适性和安全性的环境传感器、用于实现夜视功能的传感器、用于实现汽车主动安全的传感器、用于实现线控转向与制动的传感器、用于驾驶员身份识别的生物统计传感器以及遥感勘测传感器等。
1.3 传感器在汽车电子中的应用汽车传感器是汽车部件中一种重要的传感电子设备，随着汽车配置的越来越高，汽车传感器也越来越先进。
汽车霍尔电子控制装置的应用也越来越广泛，每个电子控制装置都包括传感器、电控单元、执行机构三部分。
它利用传感器监测汽车有关工作状况，并将相关信息传给电控单元，电控单元经过分析、运算、判断后，发送指令给执行机构，从而使汽车的工作状况达到最佳。
车用传感器主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、汽车测速系统、车身控制系统和防抱死装置。
它的应用大大提高了汽车电子化程度，增加了汽车驾驶的安全系数。
集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场实验报告
集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场实验报告实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用集成霍尔传感器测量圆线圈和亥姆霍兹线圈的磁场，加深对磁场基本概念及测量方法的理解，掌握霍尔效应原理及应用。
二、实验原理1.霍尔效应原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场方向通过半导体时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生电动势的现象。
霍尔效应的原理可由下式表示：V_H = K_H * I * B其中，V_H为霍尔电压，K_H为霍尔系数，I为工作电流，B为磁感应强度。
2.圆线圈磁场分布通电线圈的磁场分布可用毕奥-萨伐尔定律描述。
对于圆线圈，其轴线上的磁感应强度可由下式计算：B = (μ₀I) / (2R) * [cos(θ₁) - cos(θ₂)]其中，μ₀为真空磁导率，I为线圈电流，R为线圈半径，θ₁和θ₂为线圈两端与轴线上某点的连线与线圈平面法线的夹角。
3.亥姆霍兹线圈磁场分布亥姆霍兹线圈是由两个相同线圈平行放置，通以同向电流构成。
在两线圈中心连线上的中点附近，磁场可近似看作均匀。
其磁感应强度可由下式计算：B = (8μ₀NI) / (5√5a)其中，N为线圈匝数，a为两线圈间距。
三、实验步骤与记录1.准备工作（1）将集成霍尔传感器、电流表、电压表、圆线圈、亥姆霍兹线圈、直流电源等连接成实验电路。
（2）检查实验装置连接是否正确，确保电源接地良好。
（3）预热集成霍尔传感器5分钟。
2.测量圆线圈磁场分布（1）将集成霍尔传感器放置在圆线圈轴线上，调整传感器位置，记录传感器与线圈中心的距离。
（2）通入不同大小的电流，记录电流值及对应的霍尔电压值。
（3）改变传感器与线圈中心的距离，重复步骤（2）。
（4）根据实验数据绘制圆线圈轴线上的磁感应强度分布曲线。
3.测量亥姆霍兹线圈磁场分布（1）将集成霍尔传感器放置在亥姆霍兹线圈中心连线上，调整传感器位置，使其位于两线圈中心连线的中点附近。
（2）通入不同大小的电流，记录电流值及对应的霍尔电压值。
用霍尔效应测量磁场实验报告
用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测量霍尔电压，并计算磁场强度。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应。
设导体的厚度为 d，宽度为 b，通过的电流为 I，磁场强度为 B，电子的电荷量为 e，电子的平均漂移速度为 v，则霍尔电压 VH 可以表示为：VH ＝ KHIB/d其中，KH 为霍尔元件的灵敏度。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪。
2、直流电源。
3、数字电压表。
4、特斯拉计。
四、实验步骤1、按照实验仪器的说明书连接好电路，确保连接正确无误。
2、打开直流电源，调节电流输出，使通过霍尔元件的电流达到一个预定的值，例如 I ＝ 500mA。
3、将特斯拉计探头放置在霍尔元件附近，测量磁场强度 B。
记录此时的磁场强度值 B1。
4、改变磁场方向，再次测量磁场强度 B，记录为 B2。
5、移动霍尔元件在磁场中的位置，测量不同位置处的霍尔电压VH。
6、改变通过霍尔元件的电流大小，重复步骤3 5，测量多组数据。
五、实验数据记录与处理｜电流 I （mA) ｜磁场强度 B1 （T) ｜磁场强度 B2 （T) ｜霍尔电压 VH1 （mV) ｜霍尔电压 VH2 （mV) ｜｜｜｜｜｜｜｜ 500 ｜ 010 ｜－010 ｜ 250 ｜－250 ｜｜ 1000 ｜ 020 ｜－020 ｜ 500 ｜－500 ｜｜ 1500 ｜ 030 ｜－030 ｜ 750 ｜－750 ｜根据实验数据，计算霍尔元件的灵敏度 KH。
以电流 I ＝ 500mA 为例：KH ＝ VH1 ／（I × B1 × d) ＝ 250 ／（500 × 010 × d)同理，可计算其他电流下的 KH 值，并取平均值。
六、实验误差分析1、系统误差实验仪器本身的精度限制，如直流电源的输出稳定性、数字电压表的测量精度等。
用霍尔元件测量磁场实验报告
用霍尔元件测量磁场实验报告实验报告：用霍尔元件测量磁场实验目的：本实验旨在通过实验操作，掌握使用霍尔元件对磁场进行测量的方法，以及训练实验者的实验操作技能和数据处理能力。
实验仪器：1. 霍尔元件；2. 强磁铁；3. 安培计；4. 电源；5. 其他所需器材和工具。
实验原理：霍尔效应是在电场和磁场同时存在时，载流子在材料中受到的洛伦兹力的影响，从而引起跨导电势的现象。
跨导电势可以通过安装在载流子流经处的霍尔元件进行测量。
通过对霍尔电势的测量可以得到材料所处磁场的磁感应强度。
实验步骤：1. 准备实验所需器材和工具，将强磁铁放于霍尔元件所在位置；2. 打开电源，将电流调节到所需实验数值，记录下电流的值；3. 记录下安培计测量到的受载流子极板宽度的值；4. 根据实验要求调整强磁铁的位置，使磁场方向达到要求；5. 将电源参数改变后，重新记录电流和安培计测量到的受载流子极板宽度的值；6. 对实验数据进行处理，得到所需结果。
实验结果：通过实验操作，测得不同磁场条件下的霍尔电势值，得到所需数据。
根据计算得到的数值，可以得到所需结果。
实验结论:1. 本实验通过实验操作，掌握了使用霍尔元件对磁场进行测量的方法。
2. 经过实验数据的处理，根据计算所得结果可以知道，在不同磁场强度下，测得的霍尔电势值不同，强度越大，电势值越大。
3. 本实验通过实验操作，训练了实验者的实验操作技能和数据处理能力，使其掌握了实验分析的方法和技巧。
实验注意事项：1. 在实验过程中，应该注意安全，不得使用过大的电流和磁场。
2. 在实验前，需要对实验器材及仪器进行严格的检查和调试，确保器材完好、仪器可靠。
3. 在实验过程中，需要仔细观察实验现象，正确记录和处理数据，尽量避免误差和偏差。
4. 在实验后，及时整理数据并进行结果分析，撰写实验报告。
总之，本实验是一次较为全面、系统的实验，不仅为学生提供了掌握物理实验技能的机会，也为他们以后从事相关工作打下了坚实的基础。
利用霍尔效应测量磁场教案
利用霍尔效应测量磁场【教学目的】1.使学生了解霍尔电压产生的机制；2.使学生学会用霍尔元件测量磁场的基本方法【重点与难点】重点：霍尔效应产生的原理;难点：1、霍尔电压的产生机制；2、消除附加效应的方法【实验内容】1．霍尔元件输出特性测量（测绘V H-I S曲线。
V H-I M曲线）2．测绘螺线管轴线上磁感应强度的分布曲线【教学方法】口头讲述、板书、实验演示【教学过程设计】1、内容的引入：提问：（1）、电荷在磁场中作切割磁力线的运动会受到什么力的作用？这个力会使电荷的运动发生怎样的变化？（洛伦兹力；圆周运动）（2）、什么是霍尔效应？霍尔电压是怎样产生的？（见实验原理）2、 重点讲解（一）、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。
如图所示，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。
由于洛仑兹力f L 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 f E 的作用。
随着电荷积累的增加，f E 增大，当两力大小相等（方向相反）时， f L =－f E ，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E H ，相应的电势差称为霍尔电势U H 。
设电子按均一速度V ，向图示的X 负方向运动，在磁场B 作用下，所受洛仑兹力为： f L =－e V B式中：e 为电子电量，V 为电子漂移平均速度，B 为磁感应强度。
同时，电场作用于电子的力为：f E H H eU eE -=-=l式中：E H 为霍尔电场强度，V H 为霍尔电势，l 为霍尔元件宽度当达到动态平衡时:f L =－f E V B=U H /l （1）设霍尔元件宽度为l ，厚度为d ，载流子浓度为 n ，则霍尔元件的工作电流为ld V ne Is = （2）由(1)、(2)两式可得：dIsB R d IsB ne l E U H H H ===1 （3） 即霍尔电压V H (A 、B 间电压)与Is 、B 的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数 ne R H 1=称为霍尔系数（严格来说，对于半导体材料，在弱磁场下应引入一个修正因子 ，从而有 ），它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导率μσne =的关系，还可以得到： p R H μσμ==/或σμH R = （4）式中：μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用N 型半导体材料。
实验五用霍尔元件测量磁场
实验五用霍耳元件测量磁场一、实验目的1．了解霍耳效应的产生机理。
2．掌握用霍耳元件测量磁场的基本方法。
二、实验仪器霍尔效应实验仪。
三、实验原理1、什么叫做霍耳效应？若将通有电流的导体置于磁场B之中，磁场B（沿z轴）垂直于电流I H（沿x轴）的方向，如图1U H，这个现象称为霍耳效应。
图1 霍耳效应原理这一效应对金属来说并不显著，但对半导体非常显著。
霍耳效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型，是研究半导体材料的重要手段。
还可以用霍耳效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。
用霍耳效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。
（1）用什么原理来解释霍耳效应产生的机理？霍耳电势差是这样产生的：当电流I H通过霍耳元件（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沦兹力)(BvF⨯=qB（1）式中q为电子电荷。
洛沦兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以有些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=q E与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止，即EBv qq=⨯)(（2）这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍耳电势差就是由这个电场建立起来的。
如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍耳电势差有不同的符号，据此可以判断霍耳元件的导电类型。
（2）如何用霍耳效应侧磁场？设P 型样品的载流子浓度为p ，宽度为b ，厚度为d 。
通过样品电流I H ＝pqvbd ，则空穴的速度v ＝I H ／pqvbd ，代入（2）式有pqbd BI E H =⨯=B v （3）上式两边各乘以b ，便得到d BI R pqd B I Eb U HH H H === （4）pq R H 1=称为霍耳系数。
在应用中一般写成U H ＝K H I H B . （5）比例系数K H ＝R H ／d ＝1／pqd 称为霍耳元件灵敏度，单位为mV/(mA ·T)。
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。
霍尔效应测量磁感应强度实验报告
霍尔效应测量磁感应强度实验报告实验报告：霍尔效应测量磁感应强度哎呀，今天我们要做的实验可真是高大上啊！不过别担心，我这个学长会给你们讲解得明明白白的。
让我们来了解一下什么是霍尔效应吧！霍尔效应，顾名思义，就是霍尔大爷发现的一种效应。
那么霍尔大爷是谁呢？他就是德国物理学家霍尔(Hall),他在1879年发现了这个效应。
好了，回到正题，我们要怎么做这个实验呢？我们需要准备一些材料：一个磁铁、一个电流源、一个电压表、一个霍尔元件和一个导线。
有了这些材料，我们就可以开始实验了！第一步，我们要把磁铁放在一个平面上，然后用电流源给它通电。
这时候，磁铁会产生磁场，对吧？接下来，我们要把霍尔元件放在磁铁旁边。
霍尔元件是一种特殊的电阻器，它可以根据磁场的变化而改变电阻值。
所以，当我们把磁铁放在霍尔元件旁边时，霍尔元件的电阻值会发生改变。
第二步，我们要用电压表来测量霍尔元件的电阻值。
具体做法是：把电压表的两个探头分别接在霍尔元件的两端，然后通电。
这时候，我们会发现电压表上的读数发生了变化。
这个读数就是磁场强度与霍尔元件电阻值之间的关系。
第三步，我们要计算出磁感应强度。
磁感应强度是一个物理量，它表示磁场对导体的作用力与导体长度之比。
根据法拉第电磁感应定律，我们可以得到以下公式：$frac{B}{L} = frac{F}{IL}$其中，$B$ 是磁感应强度，$L$ 是导体长度，$F$ 是磁场对导体的作用力，$I$ 是电流强度，$L$ 是导线长度。
由于我们在实验中已经知道了磁场强度和电流强度，所以我们可以通过这个公式来计算出磁感应强度。
好了，经过一番努力，我们终于完成了这个实验！现在让我们来看一下实验结果吧！我们可以用电压表来测量霍尔元件的电阻值。
通过观察电压表上的读数，我们可以得出磁场强度与霍尔元件电阻值之间的关系。
然后，我们可以根据法拉第电磁感应定律来计算出磁感应强度。
我们可以将实验结果与理论值进行比较，看看误差有多大。
霍尔效应测量磁感应强度实验报告
霍尔效应测量磁感应强度实验报告1. 实验背景1.1 霍尔效应简介哎，大家都知道，霍尔效应这个名字一听就有点儿高大上，但其实它并不复杂。
简单来说，这是一种通过电流在导体中流动时，磁场会对它产生作用的现象。
这就像你走路时被风推了一下，感觉不一样了，只不过这里的“风”是磁场。
霍尔效应的测量可以告诉我们磁场的强度，简单来说，就是可以量化磁场的“力气”。
1.2 实验目的那我们为什么要做这个实验呢？就是为了更好地了解霍尔效应，并且测量磁感应强度。
通过实验，我们可以学到如何用实际的操作来验证霍尔效应，并且掌握测量磁场的技巧。
是不是听上去很有趣？2. 实验准备2.1 所需设备首先，咱们得准备好一些工具。
实验需要霍尔元件，这玩意儿是测量霍尔效应的关键；还有磁铁、万用表、直流电源以及一些导线。
别忘了，工作台上的所有东西都得整整齐齐，这样操作起来才顺手。
2.2 实验步骤准备好这些之后，我们就可以开始实验了。
第一步，将霍尔元件固定在工作台上，然后用导线把它连接到直流电源。
接着，用磁铁在霍尔元件上施加磁场，这时我们就可以看到万用表上的电压变化啦。
注意，电压的变化就是我们要找的霍尔电压，它能帮助我们计算磁场的强度。
3. 实验过程3.1 实际操作在操作的过程中，大家一定要小心。
我们首先调整直流电源的电流，然后把磁铁的磁场逐渐加大。
慢慢地，我们会发现霍尔电压在变化。
哎，这就好比在晴天里突然下了场小雨，电压的变化就像是我们测到的“雨量”。
3.2 数据记录与分析记录数据的时候，记得要详细，这样才能确保我们分析结果的准确性。
我们需要测量不同电流下的霍尔电压，并且在不同磁场强度下记录相应的数值。
之后，用公式将这些数据代入，最终计算出磁感应强度。
这个过程就像解谜一样，得一步一步来，才能找到最终的答案。
4. 实验结果与讨论4.1 结果分析实验结束后，我们把所有的数据都整理好。
结果显示，霍尔电压随着磁场的变化而变化，这与我们的预期是一致的。
集成霍尔传感器测量圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场【优质】
实验报告班级： 姓名： 学号：一、实验名称集成霍尔传感器测量圆形线圈和亥姆霍兹线圈的磁场二、实验目的1、掌握霍尔效应原理测量磁场；2、测量单匝载流原线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布。
三、实验仪器亥姆霍兹线圈磁场测定仪、包括圆线圈和亥姆霍兹线圈平台（包括两个圆线圈、固定夹、不锈钢直尺等）、高灵敏度毫特计和数字式直流稳压电源。
四、实验原理1、圆线圈的磁场根据毕奥—萨伐尔定律，载流线圈在轴线上某点的磁感应强度为：NI x R RB 232220)(2+=μ式中I 为通过线圈的电流强度，R 为线圈平均半径，x 为圆心到该点的距离，N 为线圈的匝数，A m T /10470⋅⨯=-πμ，为真空磁导率。
因此，圆心处的磁感应强度为NIRB 20μ=2、亥姆霍兹线圈的磁场亥姆霍兹线圈：两个半径和匝数完全相同的线圈，其轴向距离等于线圈的半径。
这种线圈的特点是当线圈串联连接并通以稳定的直流电后，就可在线圈中心区域内产生较为均匀性较好的磁场，因而成为磁测量等物理实验的重要组成部件，与永久磁铁相比，亥姆霍兹线圈所产生的磁场在一定范围内具有一定的均匀性，且产生的磁场具有一定的可调性，可以产生极微弱的磁场直至数百高斯的磁场，同时在不通电的情况下不会产生环境磁场。
亥姆霍兹线圈如图所示，是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内电流方向一致，大小相同，线圈之间距离d 正好等于圆形线圈的半径R 。
设z 为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点O处的距离，根据毕奥—萨伐尔定律及磁场叠加原理可以从理论上计算出亥姆霍兹线圈轴上任意一点的磁感应强度为⎭⎬⎫⎩⎨⎧-++++⋅⋅⋅='--2322232220]z 2([]z 2([21））R R R R R I N B μ而在亥姆霍兹线圈上中心O 处的磁感应强度'B 为R IN B ⋅⋅=023'058μ 当线圈通有某一电流时，两线圈磁场合成如图可看出，两线圈之间轴线上磁感应强度在相当大的范围内是均匀的。
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。
霍尔元件测量磁场实验报告
霍尔元件测量磁场实验报告霍尔元件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。
为了更好地理解和研究磁场，科学家们发明了许多测量磁场的方法和设备。
本实验报告将重点介绍一种常用的测量磁场的方法——霍尔元件。
一、实验背景磁场是由电流或磁体产生的一种物理现象。
为了测量磁场的强度和方向，霍尔元件被广泛应用。
霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，通过利用磁场对电荷运动的影响来测量磁场的特性。
二、实验原理霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，那么在导体两侧会产生一种电势差，这种现象被称为霍尔效应。
霍尔元件的工作原理就是基于这个效应。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备，包括霍尔元件、电源、万用表等。
2. 将霍尔元件连接到电源和万用表上，确保电路连接正确。
3. 调节电源的电流，使其保持恒定。
4. 将霍尔元件放置在磁场中，记录下电压和磁场强度的数值。
5. 反复进行多次实验，以获得更准确的数据。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的数据可以用来分析磁场的强度和方向。
根据霍尔元件的工作原理，我们可以得到磁场强度与电压的关系。
通过对多组数据的分析，可以得到一个较为准确的磁场强度和方向的测量结果。
五、实验误差与改进在实验过程中，可能会存在一些误差。
例如，霍尔元件的位置和方向可能会对实验结果产生影响。
此外，仪器的精度和环境因素也可能引入误差。
为了减小误差，可以采取一些改进措施，例如使用更精确的仪器、提高实验操作的准确性等。
六、实验应用霍尔元件广泛应用于许多领域，例如电子设备、汽车工业等。
在电子设备中，霍尔元件可以用来测量电流和磁场，从而实现电子设备的控制和监测。
在汽车工业中，霍尔元件可以用来测量车速和转速等参数，从而实现汽车的精确控制和监测。
七、实验结论通过本次实验，我们了解了霍尔元件测量磁场的原理和方法。
霍尔元件作为一种常用的磁场测量工具，具有精确、可靠的特点，在科学研究和工程应用中发挥着重要作用。
霍尔法测磁场实验报告
一、实验目的1. 理解霍尔效应的基本原理和测量磁场的应用。
2. 掌握霍尔元件的结构和工作原理。
3. 学会用霍尔元件测量磁场的强度和分布。
4. 了解实验过程中的注意事项和数据处理方法。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直通过一个置于磁场中的导体或半导体时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生电压差。
这个电压差称为霍尔电压，其大小与电流、磁感应强度和导体（或半导体）的厚度有关。
霍尔电压的计算公式为：\[ U_H = B \cdot I \cdot d \cdot K_H \]其中：- \( U_H \) 为霍尔电压；- \( B \) 为磁感应强度；- \( I \) 为通过导体的电流；- \( d \) 为导体厚度；- \( K_H \) 为霍尔系数，与导体的材料有关。
通过测量霍尔电压，我们可以计算出磁感应强度，从而实现对磁场的测量。
三、实验仪器与设备1. 霍尔效应实验仪2. 直流稳流电源3. 毫伏电压表4. 霍尔元件5. 磁场发生器6. 磁场探测线圈7. 导线四、实验步骤1. 按照实验仪器的说明，连接好电路，确保霍尔元件处于磁场中。
2. 调节直流稳流电源，使通过霍尔元件的电流保持恒定。
3. 打开磁场发生器，产生待测磁场。
4. 读取毫伏电压表的读数，记录霍尔电压。
5. 改变磁场的方向，重复步骤4，记录霍尔电压。
6. 改变磁场的强度，重复步骤4和5，记录霍尔电压。
7. 利用公式 \( B = \frac{U_H}{I \cdot d \cdot K_H} \) 计算磁感应强度。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了不同磁场强度下的霍尔电压数据。
2. 根据霍尔电压和电流、霍尔系数等参数，计算出了相应的磁感应强度。
3. 通过对比实验数据，我们发现霍尔电压与磁感应强度之间存在良好的线性关系。
六、实验讨论1. 实验过程中，霍尔元件的安装位置和角度对实验结果有较大影响。
因此，在实验过程中要确保霍尔元件正确放置。
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)。
用霍尔元件测量磁场实验报告
用霍尔元件测量磁场实验报告用霍尔元件测量磁场实验报告引言：磁场是我们日常生活中经常接触到的物理现象之一。
了解和测量磁场对于工程师、物理学家以及科学爱好者来说都是至关重要的。
本实验旨在通过使用霍尔元件来测量磁场的强度和方向，以及探索霍尔元件的工作原理和应用。
实验材料和仪器：1. 霍尔元件2. 电源3. 数字万用表4. 磁铁5. 直流电流源6. 连接线实验步骤：1. 将霍尔元件连接到电源和数字万用表上，确保连接正确。
2. 将磁铁靠近霍尔元件，观察数字万用表上的读数。
3. 通过改变磁铁的位置和方向，记录不同位置和方向下的读数。
4. 使用直流电流源产生一个恒定的电流，将其通过霍尔元件，观察数字万用表上的读数。
5. 改变电流的大小和方向，记录不同条件下的读数。
实验结果：通过实验观察和记录，我们得到了以下结果：1. 当磁铁靠近霍尔元件时，数字万用表上的读数随着磁场的强度增加而增加。
2. 霍尔元件的读数与磁场的方向有关，当磁场方向改变时，读数也会相应改变。
3. 当通过霍尔元件的电流方向改变时，数字万用表上的读数也会改变。
讨论和分析：霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，利用磁场对电荷载流子的偏转作用来测量磁场的强度和方向。
当磁场垂直于电流方向时，电荷载流子会受到洛伦兹力的作用，从而产生电势差。
这个电势差通过连接到霍尔元件的电路上的电压表或数字万用表来测量。
在实验中，我们观察到磁场的强度和方向对霍尔元件的读数产生了影响。
当磁场的强度增加时，电势差增加，从而导致读数的增加。
当磁场的方向改变时，电势差的方向也会相应改变，进而导致读数的变化。
这说明霍尔元件能够准确地测量磁场的强度和方向。
此外，我们还观察到通过霍尔元件的电流的大小和方向也会影响读数。
这是因为电流的大小和方向决定了电荷载流子的数量和流动方向，从而影响了洛伦兹力的大小和方向。
因此，通过改变电流的大小和方向，我们可以控制霍尔元件的读数。
结论：通过本实验，我们成功地使用霍尔元件测量了磁场的强度和方向，并深入了解了霍尔元件的工作原理和应用。
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目录一、课程设计目的与要求……………………………………….…………….…..二、元件介绍…………………………………………………………………….…....三、课程设计原理…………………………………………………………………...霍尔效应………………………………………………………………………...测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度……………………..四、课程设计内容………………………………………………………...………...电路补偿调节……………………………………………………………...…..失调电压调零…………………………………………………………….…..按图4-3接好信号处理电路……………………………………………......按图4-4接好总测量电路……………………………………………….….数据记录与处理……………………………………………………….……....数据拟合 (13)五、成品展示……………………………………………………………………….....六、分析与讨论………………………………………………………………..….…实验所需仪器…………………………………………………………………….……个人总结………………………………………………………………………………...致谢…………………………………………………………………………….………….参考文献………………………………………………………………………..……….参考网址…………………………………………………………………………...…….一、课程设计目的与要求1.了解霍尔传感器的工作原理2.掌握运用霍尔传感器测量磁场的方法二、元件介绍CA3140CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗，极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V（无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。
应用范围:.单电源放大器在汽车和便携式仪表.采样保持放大器.长期定时器.光电仪表.探测器.有源滤波器.比较器.TTL接口.所有标准运算放大器的应用.函数发生器.音调控制.电源.便携式仪器3503霍尔元件UGN3503LT，UGN3503U和UGN3503UA霍尔效应传感器准确地跟踪磁通量非常小的变化，密度变化通常太小以致不方便操作霍尔效应开关。
可作为运动探测器，齿传感器和接近探测器，磁驱动机械事件的镜像。
作为敏感电磁铁的显示器，就可以有效地衡量一个系统的负载量可以忽略不计的性能，同时提供隔离污染和电气噪声。
每个霍尔效应集成电路包括一个霍尔传感元件，线性放大器和射极跟随器输出级。
三种封装形式提供了对磁性优化包大多数应用程序。
封装后缀“LT”是一个缩影SOT-89/TO243AA表面贴装应用的晶体管封装;后缀“U”是一个微型三引脚塑料SIP，而'UA'是一个三引脚超小型SIP 协议。
所有器件的额定连续运行温度范围为-20 °C 至+85°C 。
特点: ·极为敏感·至23 kHz 的平坦的响应·低噪声输出 · V 至6 V 的操作 ·磁性优化装箱图2-4 3503霍尔元件封装及引脚图三、课程设计原理霍尔效应图3-1-1 霍尔效应原理图 度为把矩形的金属或半导体薄片放在磁感应强的磁场中，薄片平面垂直于磁场方向。
如图3-1-1所示，在横向方向通以电流I ，那么就会在纵向方向的两端面间出现电位差，这种现象称为霍尔效应，两端的电压差称为霍尔电压，其正负性取决于载流子的类型。
(图3-1-1载流子为带负电的电子，是N 型半导体或金属)，这一金属或半导体薄片称为霍尔元件。
假设霍尔元件由N 型半导体制成，当霍尔元件上通有电流时，自由电子运动的方向与电流I 的流向相反的。
由于洛伦兹力e m ⨯-=的作用，电子向一侧偏转，在半导体薄片的横向两端面间形成电场称为霍尔电场H ，对应的电势差称为霍尔电压U H 。
电子在霍尔电场H 中所受的电场力为H H E e F -=，当电场力与磁场力达到平衡时，有若只考虑大小，不考虑方向有 E H =vB 因此霍尔电压U H =wE H =wvB (1)根据经典电子理论，霍尔元件上的电流I 与载流子运动的速度v 之间的关系为 I=nevwd (2)式中n 为单位体积中的自由电子数，w 为霍尔元件纵向宽度，d 为霍尔元件的厚度。
由式(1)和式(2)可得IB K IB d R end IB U H H H =⎪⎭⎫⎝⎛==(3)即I K U B H H=(4)式中en R H 1=是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍尔系数，而K H 称为霍尔元件的灵敏度。
在半导体中，电荷密度比金属中低得很多，因而半导体的灵敏度比金属导体大得多，所以半导体中，电荷密度比金属中低得多，因而半导体的灵敏度比金属导体大得多，所以半导体能产生很强的霍尔效应。
对于一定的霍尔元件，K H 是一常数，可用实验方法测定。
虽然从理论上讲霍尔元件在无磁场作用(B=0)时，U H =0，但是实际情况用数字电压表测量并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀、各电极不对称等引起附加电势差，该电势差U HO 称为剩余电压。
随着科技的发展，新的集成化(IC)器件不断被研制成功，本课程设计采用AN503型集成霍尔传感器。
AN503型集成霍尔传感器有三根引线，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AN503型集成霍尔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，必须使工作电流处于该标准状态。
在实验时，只要在磁感应强度为零(B=0)条件下，“Vout ”和“V －”之间的电压为，实际测得，则传感器就处于标准工作状态之下（V+标号为1，V-标号为2，Vout 标号为3）。
所以要对霍尔传感器进行电路补偿，使得传感器在0磁场的条件下接入电路输出电压Uo=0V ，则补偿电路如下：图3-1-2 霍尔传感器的补偿电路测磁场的原理,载流长直螺线管内的磁感应强度对于密绕的螺线管，可以看成是一列有共同轴线的圆形线圈的并排组合，因此一个载流长直螺线管轴线上某点的磁感应强度，可以从对各圆形电流在轴线上该点所产生的磁感应强度进行积分求和得到。
根据毕奥—萨伐尔定律，当线圈通以电流IM 时，管内轴线上图3-2-1P 点的磁感应强度为)cos (cos 21210ββμ-=M P NI B 5其中μO 为真空磁导率，μO =4π×10-7亨利/米，N 为螺线管单位长度的线圈匝数，IM 为线圈的励磁电流，β1、β2分别为点P 到螺线管两端径失与轴线夹角，如图3-2-1所示。
对于一个有限长的螺线管，在距离两端口等远的中心处轴上O 点，221)2()2(2cos D L L +=β 6222)2()2(2cos D L L +-=β 7 式中D 为长直螺线管直径，L 为螺线管长度。
此时，磁感应强度为最大，且等于220222200))21()21(21)21()21(21(21D L L NI D L L D L L NI B MM +=+++=μμ 8由于本设计所用的长直螺线管满足L>>D ，则近似认为MNI B 00μ= 9在两端口处，221)21(cos D L L+=β， 0cos 2=β 10磁感应强度为最小，且等于2201)21(21D L LNI B M +=μ 11同理，由于本设计所用的长直螺线管满足L>>D ，则近似认为M NI B 0121μ=12由（11）、（12）式可知， 0121B B =由图3-2-2所示的长直螺线管的磁力线分布可知，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着下降，呈现明显的不均匀性。
根据上面理论计算，长直螺线管一端的磁感应强度为内腔中部磁感应强度的1/2。
四、课程设计内容电路补偿调节（1）按图3-1-2接好电路。
集成霍尔传感器与5V 微机电源相接(正负极请勿接错)。
如图标号，1接正极，2接地，3和2与数字电压表+、-相接。
（2）霍尔传感器处于零磁场条件下，传感器工作电源输出电压5V ，测得数字电压显示的电压指示值为，调节传感器补偿电路中的可调电阻，也就是用一外接的电位差与传感器输出电位差进行补偿，使数字电压表指示值为0(这时应将数字电压表量程开关拨向mV 档)，这时集成霍尔元件便达到了标准化工作状态，即集成霍尔传感补偿电路的输出电压恰好达到U0=0V 。
失调电压调零按图2-3接好电路。
调节可调电阻使得运算放大器的输出端电压Uo=0V 。
按图4-3接好信号处理电路图4-3 信号处理电路图 3-2-2按图4-4接好总测量电路图4-4为螺线管磁场测量电路示意图，即总电路图。
螺线管长度：22.3cm ，平均直径:25mm 。
螺线管匝数：2000±20匝。
螺线管中央均匀磁场长度：>10.0cm 。
电源组和数字电压表：传感器工作电源5V ，传感器补偿电源5V 。
【注意事项】1.集成霍尔元件的“V+”和“V －”不能接反，否则将损坏元件。
2.实验中常检查Im=0时，传感器输出电压是否为。
3.用mV 档读U'值。
当Im=0时，输出端mV 指示应该为0。
5.拆除接线前应先将螺线管工作电流调至为零，再关闭电源。
以防止电感电流突变引起高电压。
6.实验完毕后，请逆时针地旋转仪器上的三个调节旋钮，使恢复到起始位置(最小的位置)。
数据记录与处理（1）三位半数字万用表测量数据表一正向测量结果表二反向测量结果（2）四位半数字万用表测量数据表三正向测量结果表四反向测量结果数据拟合（1）y = x –线性度el = % y = - 线性度el = %（2）y = + 线性度el = %y = 1681321x - 线性度el = %五、成品展示1、全图图 52、面包板接线六、分析与讨论1、补偿电路的分压电阻的大小对整个电路的输出电压是否有影响？答：有影响。
现象1：分压电阻用10k的电阻，可调电阻用50k的电阻。
虽然此时补偿后传感器的输出电压可基本调至0.而整个电路的输出无法调至0，且数值波动很大。
现象2：分压电阻用的电阻，可调电阻用1k的电阻。