实验8-霍尔元件测磁场
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。
霍尔效应法测磁场实验报告
霍尔效应法测磁场实验报告霍尔效应法测磁场实验报告引言：磁场是我们日常生活中常常接触到的物理现象之一。
为了准确测量磁场的强度和方向，科学家们提出了多种方法和仪器。
本实验采用了霍尔效应法来测量磁场的强度，并通过实验数据分析和讨论，探究霍尔效应的原理和应用。
实验目的：1. 了解霍尔效应的基本原理和测量磁场的方法。
2. 掌握霍尔效应实验的操作步骤和数据处理方法。
3. 分析实验结果，验证霍尔效应的理论模型。
实验器材：1. 霍尔效应实验仪器：包括霍尔元件、电源、磁铁、直流电流源等。
2. 万用表：用于测量电流和电压。
实验步骤：1. 将霍尔元件连接到电源和万用表上，保证电路的正常工作。
2. 调节电源，使得通过霍尔元件的电流保持恒定。
3. 将磁铁靠近霍尔元件，并测量霍尔元件两侧的电压差。
4. 改变磁铁的位置和方向，多次测量电压差，并记录数据。
5. 根据实验数据，绘制电压差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电压差与磁场强度的关系曲线如下图所示。
曲线呈线性关系，即电压差与磁场强度成正比。
图1：电压差与磁场强度的关系曲线根据霍尔效应的原理，当电流通过霍尔元件时，磁场会引起霍尔元件两侧的电压差。
而电压差的大小与磁场的强度成正比。
因此，我们可以利用霍尔效应来测量磁场的强度。
实验中，我们改变了磁铁的位置和方向，多次测量了电压差。
通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 磁场的强度与电压差成正比：根据实验数据绘制的曲线可以看出，电压差随着磁场强度的增加而增加，两者呈线性关系。
2. 磁场的方向与电压差的正负有关：实验中我们发现，当磁铁的方向改变时，电压差的正负也会相应改变。
这说明电压差的正负与磁场的方向有关，电压差的正负可以用来判断磁场的方向。
3. 霍尔元件的材料和几何形状对实验结果有影响：在实验中，我们采用了一种特定的霍尔元件。
实际上，不同材料和几何形状的霍尔元件对实验结果可能会有一定的影响。
因此，在实际应用中，选择合适的霍尔元件也是非常重要的。
用霍尔元件测量磁场
用霍尔元件测量磁场1879年，24岁的美国人霍尔发现，如果在载流导体的垂直方向上加上磁场，则在与电流和磁场都垂直的方向上将建立一个电场，这种现象被称为霍尔效应。
利用霍尔效应，可以测量磁场和半导体材料的有关参数；在自动控制和测量技术等方面霍尔效应也得到广泛应用。
[实验目的](1)了解霍尔效应的原理。
(2)学习用霍尔元件测量通电螺线管内部的磁场。
[实验仪器]霍尔元件测螺线管磁场装置、电流与电压数字显示器、开关等。
[实验原理]一、用霍尔元件测量磁场的工作原理霍尔元件是根据霍尔效应原理研制的一种磁电转换元件，是由半导体材料做成的。
如图25-1所示，把一块n 型(即参加导电的载流子是电子)半导体薄片放在垂直于它的磁场中，在薄片的四个侧面A 、A′及D 、D′分别引出两对导线，当沿A 、A′方向通过电流I 时，薄片内定向移动的电子将受到洛仑兹力f B 的作用， f B = evB （25—1）式中e 、v 分别是电子的电量和移动的速度。
电子受力偏转的结果，使得电荷在D 、D′ 两侧聚积而形成电场，这个电场又给电子一个与f B 相反方向的电场力f E ，两侧电荷积累越多，f E 便越大。
最后，当上述两力相等时(f B = f E ),电荷的积累才达到动态平衡。
此时，在薄片D 、D′之间建立的电场称为霍尔电压V H ，这种现象即为霍尔效应。
设b 、d 为薄片的宽度和厚度，n 为电子浓度，则有：f B = f E b V e evB H = （25—2） evbdn I -= （25—3）由(25-2)式和(25-3)式可得：IB K end IB V H H =-= （25—4） 式中endK H 1-=叫做霍尔元件的灵敏度。
同理，如果霍尔元件是P 型(即参加导电的载图25-1流子是空穴)半导体，则epd K H 1-=其中p 为空穴浓度。
因为K H 和载流子的浓度成反比，而半导体的载流子浓度又远比金属的载流子浓度低，所以采用半导体材料制作霍尔元件，并且将此元件做得很好。
霍尔元件测量磁场实验报告
霍尔元件测量磁场实验报告1. 引言嘿，大家好，今天咱们来聊聊一个酷炫的实验，那就是用霍尔元件测量磁场。
这玩意儿听起来可能有点高深，但其实也没那么复杂。
就像喝水一样，简单明了，来，跟我一块儿探究吧！霍尔元件，它的工作原理就像魔法一样。
你只需把它放到磁场中，它就能告诉你磁场的强度。
是不是很神奇？而且我们用这个实验，不仅能让大家对物理有更直观的认识，还能让学习变得更有趣，谁不想当个科学小达人呢？2. 实验原理2.1 霍尔效应首先，咱们得聊聊霍尔效应。
简单来说，就是当电流流过一个导体，放在垂直磁场里时，导体的一侧会出现电压差，这就是霍尔电压。
哇，这个原理听起来就像是在讲故事一样，对吧？电流、磁场、电压，这些元素混在一起，真的是一场科学的盛宴。
霍尔元件通过这种效应，能把磁场的强度转化成电信号，太厉害了！2.2 实验准备在实验之前，咱们得准备一些材料。
别担心，所需的东西可不复杂：一个霍尔元件、一块电源、一根电流表，还有一个可以调节磁场的装置。
哦，对了，还有个小黑板，用来记录数据。
只要把这些东西都准备好，就可以开始这场科学之旅啦！记得保持耐心哦，科学可不是一蹴而就的事情。
3. 实验步骤3.1 连接电路接下来，咱们开始实验。
首先，把霍尔元件连上电源。
电流一开，霍尔元件就开始“工作”了。
真是好像打开了一扇新世界的大门！记得检查一下连接是不是牢靠，别让电流跑了。
这就像养花，浇水的时候要保证水分足够，也不能太多，否则就容易烂根。
3.2 测量磁场好了，现在就轮到咱们测量磁场了。
把霍尔元件放进调节好的磁场里，慢慢调整磁场强度。
每次调整后，看看电流表上的数值，哇，真的是一目了然，数据在眼前一闪一闪的，就像星星一样。
记得要记录下每个强度对应的电压哦，数据可不能遗漏！这些数据将来可是你展示成果的“秘密武器”呢！4. 数据分析4.1 结果讨论当数据收集完后，咱们就要进行数据分析了。
看看这些数值有没有规律，能不能从中找到一些有趣的结论。
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。
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不同磁场强度下的霍尔电压，并计算出磁场的大小。
二、实验原理1. 霍尔效应当导体中有电流流过时，如果将另一个垂直于电流方向和导体面的磁场施加在导体上，则会产生一种称为霍尔效应的现象。
该效应表明，在垂直于电流方向和导体面的方向上，将会产生一个电势差，这个电势差就叫做霍尔电压。
2. 磁场大小计算公式根据霍尔效应原理，可以得到计算磁场大小的公式为：B = (VH/IR)×1/K其中，B表示磁场强度；VH表示测得的霍尔电压；I表示通过样品的电流；R表示样品材料的电阻率；K表示霍尔系数。
三、实验器材1. 万用表2. 稳压直流电源3. 磁铁4. 霍尔元件四、实验步骤及数据处理1. 将稳压直流电源接入到霍尔元件上，并设置合适的输出电压和输出电流。
2. 将磁铁放置在霍尔元件的两侧，使磁场垂直于霍尔元件的平面。
3. 测量不同磁场强度下的电压值，并记录数据。
4. 计算出每个电压值对应的磁场大小，并绘制磁场强度与电压之间的关系曲线。
5. 根据实验数据计算出样品材料的电阻率和霍尔系数，并进行比较分析。
五、实验结果分析通过实验测量得到了不同磁场强度下的霍尔电压，根据计算公式可以得到相应的磁场大小。
绘制出了磁场强度与电压之间的关系曲线，可以看出二者呈现线性关系。
通过计算得到样品材料的电阻率和霍尔系数，可以发现不同样品材料具有不同的电阻率和霍尔系数，这也说明了不同材料对于磁场强度的响应程度是不同的。
六、实验结论本次实验通过测量霍尔效应法测量了不同磁场强度下的霍尔电压，并计算出了相应的磁场大小。
通过数据处理得到了样品材料的电阻率和霍尔系数，并进行了比较分析。
实验结果表明，不同材料对于磁场强度的响应程度是不同的，这也为磁场探测提供了一定的参考依据。
霍尔元件测量磁场
4.1.1. 霍尔元件测量磁场置于磁场中的载流导体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场。
这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点。
利用它可以测量磁场；可以研究半导体中载流子的类别和特性等；也可以利用它制作传感器，用于磁读出头、隔离器，转速仪等。
量子霍耳效应更是当代凝聚态物理领域最重要的发现之一，它在建立国际计量的自然基准方面也起了重要的作用。
【实验目的】1.了解霍耳效应法测量磁场的原理和方法。
2.测定所用霍耳片的霍耳灵敏度。
3.用霍耳效应法测量通电螺线管轴线上的磁场。
4.用霍耳效应法测量通电线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场，验证磁场叠加原理，验证亥姆霍兹线圈中央存在均匀磁场。
【实验原理】1．霍耳效应及其测磁原理把一块半导体薄片（锗片或硅片等）放在磁感应强度大小为B 的磁场中（B 的方向沿z 轴方向），如图4.5.1所示。
从薄片的四个 侧面A 、A ’、D 、D ’上分别引出两对 电极，沿纵向（即x 轴正向）通以电流 I H ，则在薄片的两个横向面D 、D ’之间 就会产生电势差，这种现象称为“霍耳 效应”，产生的电势差称为霍耳电势差。
根据霍耳效应制成的磁电变换元件称为 霍耳元件。
霍耳效应是由洛伦兹力引起 的，当放在垂直于磁场方向的半导体薄片 通以电流后，薄片内定向移动的载流子 受到洛伦兹力F B ：B v F B ⨯=q （4.5.1）式中，q 、v 分别是载流子的电荷和移动速度。
载流子受力偏转的结果使电荷在D 、D ’两端面积聚而形成电场（图4.5.1中设载流子是负电荷，故F B 沿y 轴负方向），这个电场又给载流子一个与F B 反设方向的电场力F E 。
设E 表示电场强度，U DD ’表示D 、D ’间的电势差，b 表示薄片宽度，则bU qqE F DD E '== （4.5.2） 达到稳定状态时，电场力和洛伦兹力平衡，有E BF F =即bU qqvB DD '=图4.5.1 霍尔效应原理图载流子的浓度用n 表示，薄片厚度用d 表示，则电流nqvbd I H =，故得dBI R nqd B I U H H H DD ==' （4.5.3） 式中，nqR H 1=称为霍耳系数，它表示材料的霍耳效应的大小。
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。
实验8 霍尔元件测磁场
实验8霍尔元件测磁场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。
金属材料的霍尔效应太弱而未得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们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使用和发展，广泛用于非电量检测、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
近年来霍尔效应实验不断有新的发现，在低温和强磁场条件下的量子霍尔效应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，并已取得了重要应用。
【实验目的】（1）了解霍尔效应原理。
（2）学习利用霍尔效应测量霍尔元件有关参数。
（3）学习用“对称交换测量法”消除附加效应的影响。
（4）学习用霍尔元件测磁场的基本方法。
【实验仪器】霍尔效应实验仪，霍尔效应测试仪【原理】1．霍尔效应1879年，当时为美国普多金斯大学研究生院二年级学生的霍尔，在研究载流导体在磁场中受力性质时发现：当一电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于电流和磁场的方向导体的两侧会产生一电位差，如图4-8-1所示。
将这种实验现象称做霍尔效应，所产生的电位差称霍尔电压，产生霍尔效应的载流导体、半导体、离子晶体称霍尔元件。
霍尔电压的成因可用电子论解释：导体中若沿X方向通以电流，电流密度为J，则有沿负X方向运动的电子，设速度为v,此电子f的作用，将受Z方向的磁场B的洛伦兹力B从而在导体A侧积累了电子，这样就形成了E，即形成了霍尔电压沿负Y方向的电场HU。
H2．测磁场原理如果导体中电流I是稳定而均匀的，则电流密度J的大小为I J Ld=式中，L 为矩形导体的宽；d 为其厚度；Ld 为导体垂直于电流方向的截面积。
如果在导体所在的范围内，磁场B 也是均匀的，则霍尔电场也是均匀的，大小为HH U E L=（4-8-1） 霍尔电场的建立使电子受到一电场力E f ,方向与洛伦兹力相反，并随着电荷积累的增加，霍尔电场的电场力也增大。
当达到一定程度时，电场力E f 与洛伦兹力B f 大小相等，电荷积累达到动态平衡，形成稳定的霍尔电压，同时电流I 恢复到原来的稳定值，达到动态平衡时有H e v B e E = (4-8-2） 将式（4-8-1）代入得H U v B L = （4-8-3） 在此式中，H U 、L 容易测，但电子运动速度v 难用简单的方法测量，而电流I 是容易测量的，为此将v 变成与I 有关的参数。
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、学会使用霍尔效应测量磁场的方法。
3、掌握霍尔电压的测量和数据处理。
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。
假设导体中的载流子是自由电子，它们在电场 E 和磁场 B 的作用下会受到洛伦兹力 F ＝ e(v×B)，其中 e 为电子电荷量，v 为电子的平均定向移动速度。
当电子受到的洛伦兹力与电场力平衡时，即 e(v×B) ＝ eE，可得 E ＝ v×B。
此时在垂直于电流和磁场的方向上会产生霍尔电场 EH，霍尔电场对电子的作用力与洛伦兹力方向相反。
当霍尔电场对电子的作用力与洛伦兹力相等时，达到稳定状态，此时霍尔电压 VH ＝ EH·b，其中 b为导体在磁场方向上的宽度。
根据霍尔效应的公式：VH ＝ KH·I·B，其中 KH 为霍尔元件的灵敏度，I 为通过霍尔元件的电流，B 为磁场强度。
三、实验仪器1、霍尔效应实验仪，包括霍尔元件、励磁电流源、工作电流源、数字电压表等。
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，将霍尔元件插入实验仪的插槽中，确保连接牢固。
2、调节励磁电流源，使磁场强度逐渐增加，同时记录对应的霍尔电压。
3、改变工作电流的方向，重复步骤 2，测量并记录数据。
4、用特斯拉计测量磁场强度，与通过霍尔效应测量得到的结果进行对比。
五、实验数据记录与处理｜励磁电流（A）｜工作电流（mA）｜霍尔电压（mV）｜磁场强度（T）｜｜｜｜｜｜｜05|10|25|01|｜05|20|50|01|｜10|10|50|02|｜10|20|100|02|根据实验数据，绘制霍尔电压与励磁电流、工作电流的关系曲线，并通过线性拟合求出霍尔元件的灵敏度 KH。
六、实验结果分析1、从实验数据可以看出，霍尔电压与励磁电流和工作电流都成正比关系，符合霍尔效应的基本原理。
霍尔效应测磁场实验报告(共7篇)
篇一：霍尔元件测磁场实验报告用霍尔元件测磁场前言：霍耳效应是德国物理学家霍耳（a.h.hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。
由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。
六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。
利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。
由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。
此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。
近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。
在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。
教学目的：1. 了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。
2. 掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。
3. 学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。
教学重难点： 1. 霍尔效应2. 霍尔片载流子类型判定。
实验原理如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中，其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（m、n和p、s），径电极m、n 通以直流电流ih，则在p、s极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。
这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。
图片已关闭显示，点此查看假设霍尔片是由n型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极m、n上通过的电流由m极进入，n极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流is的方向相反为v,运动的载流子在磁场b中要受到洛仑兹力fb的作用，fb=ev×b，电子在fb的作用下，在由n→m运动的过程中，同时要向s极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（p极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差vh，即霍尔电势差。
用霍尔效应测量磁场的实验报告
用霍尔效应测量磁场的实验报告
实验目的：掌握用霍尔效应测量磁场的方法，并测量出磁场的大小。
实验原理：当一个电流通过一块导体板时，如果与该板垂直方向的磁场发生变化，板上就会产生电势差，即霍尔电压，这就是霍尔效应。
霍尔效应的公式为：VH=B·IB·d，其中VH为霍尔电压，B为磁场大小，IB为电流大小，d为针对霍尔元件的厚度。
实验材料：磁铁、霍尔元件、导线、电流表、电压表、万用表。
实验步骤：
1. 在实验板上固定霍尔元件，并将元件上的三个接头与接线柱连接。
2. 连接电路：电流表与霍尔元件串联，接线柱连接电流源，电源的正电极通过导线连接与霍尔元件的横向端子相接，负极通过导线连接与霍尔元件的竖向端子相接。
3. 调节电流源的纹波电流为零，保证恒流源的输出电流稳定在一个合适的电流值。
4. 将磁铁从霍尔元件上方经过，记录其所在位置和霍尔电压。
5. 依次改变磁铁的位置，记录每个位置的霍尔电压。
6. 将上述实验结果整理，根据霍尔效应公式求出磁场大小B。
实验结果：
磁铁位置（cm）霍尔电压（V）
0 0
1 0.14
2 0.28
3 0.42
4 0.56
公式计算：B=VH÷IB÷d，VH=0.56V，IB=0.5A，d=0.1mm。
B=0.56÷0.5÷0.1=11.2T。
实验结论：通过霍尔效应测量出磁场大小为11.2T。
用霍尔效应测量螺线管磁场
，陈史洁，化教6班实验八 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 DL 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。
大物实验霍尔效应测磁场实验报告
大物实验霍尔效应测磁场实验报告下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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霍尔效应及磁场的测定实验报告
霍尔效应及磁场的测定实验报告霍尔效应及磁场的测定实验报告实验目的：1.了解霍尔效应的概念及其表现形式；2.掌握霍尔元件的使用和原理；3.探究磁场对于霍尔效应的影响及其测定方法。
实验原理：霍尔效应是指在垂直于导体芯片的方向上，当导体内部流动电荷受外磁场力作用弯曲轨迹时，在芯片两端被电极接收时所产生的电势差的现象。
霍尔效应是一种利用磁场和电流来测量电学参数的重要方法。
常用的霍尔元件由具有导电性的半导体材料经特殊处理后制成，通过对霍尔电压和磁场的测量，可以确定材料中载流子的类型、浓度、迁移率等参数。
实验装置：霍尔元件、恒流源、电子万用表、多用万用表、直流稳压电源、磁铁。
实验过程：1.连接实验电路：将霍尔元件放在磁场中心，使用恒流源连接霍尔元件的两端，同时使用电子万用表测量霍尔电势差；2.调整磁场：将磁铁放置在霍尔元件下方，并调整磁铁的位置，使得磁场与芯片法向垂直；3.测量数据：固定电流值，分别测量不同磁场下的霍尔电势差，并记录测量数据。
实验结果：1.横向霍尔电势差随着磁场的增加呈线性增长关系；2.随着电流的增大，横向霍尔电势差的值也增大；3.改变磁场方向，横向电势差的正负号随之改变。
实验分析：在固定电流的情况下，横向霍尔电势差的大小与磁场的大小呈线性关系，符合霍尔效应的理论预测。
横向电势差的正负号与磁场的方向有关，这是因为电子在磁场力的作用下，被弯曲侧向流动，而侧向电场的方向随之方向改变。
此外，仪器误差也会对测量结果造成影响。
实验结论：通过对横向霍尔电势差与磁场的关系的测量，初步探究了霍尔效应的表现形式，并明确了磁场方向对霍尔电势差的影响。
通过对测量数据的处理和分析，了解了霍尔元件的使用及其参数的测量方法，为今后在电学和材料科学领域的实际应用提供了基础。
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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实验8霍尔元件测磁场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。
金属材料的霍尔效应太弱而未得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们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使用和发展，广泛用于非电量检测、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
近年来霍尔效应实验不断有新的发现，在低温和强磁场条件下的量子霍尔效应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，并已取得了重要应用。
【实验目的】（1）了解霍尔效应原理。
（2）学习利用霍尔效应测量霍尔元件有关参数。
（3）学习用“对称交换测量法”消除附加效应的影响。
（4）学习用霍尔元件测磁场的基本方法。
【实验仪器】霍尔效应实验仪，霍尔效应测试仪【原理】1．霍尔效应1879年，当时为美国普多金斯大学研究生院二年级学生的霍尔，在研究载流导体在磁场中受力性质时发现：当一电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于电流和磁场的方向导体的两侧会产生一电位差，如图4-8-1所示。
将这种实验现象称做霍尔效应，所产生的电位差称霍尔电压，产生霍尔效应的载流导体、半导体、离子晶体称霍尔元件。
霍尔电压的成因可用电子论解释：导体中若沿X 方向通以电流，电流密度为J ，则有沿负X 方向运动的电子，设速度为v ,此电子将受Z 方向的磁场B 的洛伦兹力B f 的作用，从而在导体A 侧积累了电子，这样就形成了沿负Y 方向的电场H E ，即形成了霍尔电压H U 。
2．测磁场原理如果导体中电流I 是稳定而均匀的，则电流密度J 的大小为I J Ld=式中，L 为矩形导体的宽；d 为其厚度；Ld 为导体垂直于电流方向的截面积。
如果在导体所在的范围内，磁场B 也是均匀的，则霍尔电场也是均匀的，大小为HH U E L=（4-8-1） 霍尔电场的建立使电子受到一电场力E f ,方向与洛伦兹力相反，并随着电荷积累的增加，霍尔电场的电场力也增大。
当达到一定程度时，电场力E f 与洛伦兹力B f 大小相等，电荷积累达到动态平衡，形成稳定的霍尔电压，同时电流I 恢复到原来的稳定值，达到动态平衡时有H evB eE = (4-8-2） 将式（4-8-1）代入得H U vBL = （4-8-3） 在此式中，H U 、L 容易测，但电子运动速度v 难用简单的方法测量，而电流I 是容易测量的，为此将v 变成与I 有关的参数。
由电流密度J nev =，n 为载流子的浓度，得I JLd nevLd == 故有Iv neLd=（4-8-4） 将此式代入（4-8-3）得1H IBU ne d=令1H R ne=，则有 H HIBU R d= （4-8-5） 式中，H R 为霍尔系数。
通常还定义HH R K d=，称霍尔元件灵敏度，这时上式可写成 H H U K IB = （4-8-6）式中，H K 表示当电流I 为单位电流时，单位磁感应强度B 产生的霍尔电压。
由H R 和H K 的定义可知，对一给定的霍尔元件，H R 和H K 有唯一确定的值，在电流不变的情况下，H U 与B 有一一对应的关系，由式（4-8-6）可见，若已知H K ，只要测得I 和H U 就可计算出B 值。
H K 或H R 值通常由生产厂家给出。
若未给出可以进行测量。
方法是在已知磁场B 中，给霍尔元件通一定电流通I ，然后测出H U ，从而得知此霍尔元件的H K 值。
3．霍尔元件根据霍尔效应制成的器件称霍尔元件。
由上可知，对测磁场而言，H K 越大越好，由于金属中的电子浓度很高，它的H K 值不可能很大，故霍尔元件大都采用半导体材料，而且由于电子的迁移率大于空穴的迁移率，为使H K 大，大都采用N 型半导体材料，如锗等。
霍尔元件的结构，通常用一长方形半导体材料，长宽之比大于5。
在长度方向两端焊两根引线，称输入电流端导线；在宽度方向两端面对称地焊两根引线，称输出电压端引线，如图4-8-2所示。
其主要参数为：（1） 霍尔系数由式（4-8-5）可以得出 H H U dR IB= （2） 导电类型由H R 的正负符号（或霍尔电压的正负）可以判断样品的导电类型。
按图（4-8-1）所示的I 和B 的方向，若测得0H U <，则H R 为负，样品属N 型，反之则为P 型。
（3） 载流子浓度n 1H n R e=应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。
（4） 载流子迁移率电导率σ与载流子浓度以及迁移率μ之间有如下关系ne σμ=即H R μσ= ，测出σ值即可求出μ。
4．伴随霍尔效应产生的几种负效应在研究磁场中导体通电过程中，继霍尔效应之后，又发现了几种负效应，它们是：(1) 厄廷豪森效应。
由于电子的速度服从统计规律，电子的速度不相同，它们所受的洛伦兹力不同，因此偏转程度不同。
由于不同速度的电子具有不同的能量，故会在霍尔元件的短方向，即图4-8-1的Y 方向形成温度梯度，而且在电压引线处，引线材料和霍尔元件材料不同，从而产生温差电动势t U 。
这一电动势与电流I 和磁感应强度B 的方向均有关。
(2) 能斯脱效应。
由于两个电流引线焊接点处的电阻不同，通电后则发热程度不同，在两端点间形成温度差，从而产生热扩散电流。
在磁场的作用下，沿霍尔元件的宽度方向，同样形成一个电压p U 。
这一效应称能斯脱效应。
电压p U 与磁感应强度方向有关，而与电流方向无关。
(3) 里记—勒杜克效应。
考虑热扩散电流的载流子的速度不同，类似厄廷豪森效应，由此也会在霍尔元件宽度方向上形成电位差s U 。
它也只与B 的方向有关。
(4) 不等位电位差。
如图4-8-3所示，当霍尔元件通电时，由于霍尔元件存在电阴，沿电流方向形成电位降。
又由于材料本身的不均匀或电压引线焊接的不对称，即使无磁场存在，电引线间也会存在一定电位差0U ，此电位差称做不等位电位差。
显然，它的方向只与电流方向有关。
5．霍尔电压的测量方法要测磁感强度B ，必须测出霍尔电压H U ，但由 于各种负效应的伴随产生和不等位电位差的存在，实测电压U 不仅包括霍尔电压H U ，还包括0t p s U U U U 、 、和，即：0H t P s U U U U U U =++++由于这些附加电压的正、负与电流I 或磁感应强度B 的方向有关，因此使我们有可能不改变I 和B 的大小，而只改变其方向来消除这些附加电压的影响。
具体方法是：设B +、I +时测得 10H t P s U U U U U U =++++B +、I -时测得 20H t P s U U U U U U =--++- B -、I -时测得 30H t P s U U U U U U =+--- B -、I +时测得 40H t P s U U U U U U =----+ 由上面4式得 12344()H t U U U U U U -+-=+所以 12341()4H t U U U U U U =-+--由上式可见，霍尔电压H U 只含有厄廷豪森效应t U 的影响。
考虑到t U 很小可忽略不计。
因此 12341()4H U U U U U =-+-6．电导率的测量σ可以通过样品图4-8-5所示的A 、C （或'A 、'C ）电极进行测量，设A 、C 间距为l ，样品横截面积为S b d =⋅，流经样品的电流为I ，在零磁场下，若没得A 、C 间的电位差为U σ（即 AC U ），则可以由下式求得σ IlU Sσσ=【内容和要求】1．实验装置 （1） 实验仪1）电磁铁。
规格为大于3.00/kG A ，磁铁线包的引线有星标者为头（见实验仪上所示），线包绕向为顺时针（操作者面对实验仪），根据线包绕向及励磁电流m I 流向，可确定磁感应强度B 的方向，而B 的大小与m I 的关系由厂家给定并标明在线包上。
2）样品和样品架。
样品材料为N 型半导体硅单晶片，根据空脚的位置不同，样品分为两种形式，即图4-8-5中（a ）和（b ），样品的几何尺寸为：厚度d=0.5mm ，宽度b=4.0mm ，A 、C 两极间距l =3.0mm 。
样品共有三对电极，其中A 、'A 或C 、'C 用于测量霍尔电压H U 、A 、C 或'A 、'C 用于测量电导，D 、E 为样品工作电流电极。
各电极与双刀换接开关的连线见实验图示说明（图4-8-4）。
样品架具有X ，Y 轴方向调节功能及读数装置，样品放置的方位（操作者面对实验仪）如样品图所示。
3）S I 和m I 换向开关及H U 、U σ切换开关。
工作电流s I 和励磁电流m I 换向开关投向上方，则S I 和m I 均为正值，反之为负值；“H U 、U σ”切换开关投向上方测量H U ，下方测量U σ。
（2）测试仪（如图4-8-6）所示）“s I 输出”为0~10mA 样品工作电流源，“m I 输出”为0~1A 励磁电流源，两组电流源彼此独立，两路电流通过s I 调节旋钮及m I 调节旋钮进行调节，其值可通过“测量选择”按键由同一数字电流表测量，按键测量m I ，放键测量s I 。
U σ和H U 通过功能切换开关由同一只数字电压表进行测量。
注意事项：(1) 霍尔片性脆易碎，电极甚细易断，严防撞击，或用手去触摸，否则，即遭损坏！在需要调节霍尔片位置时，必须谨慎，切勿随意改变Y 轴方向的位置，以免霍尔片与磁极面磨擦而受损。
(2) 测试仪开机和关机前，都应将s I 、m I 调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电流趋于最小状态，然后再开机或切断电源。
(3) 实验仪上“H U 、U σ”切换开关应始终保持闭合状态。
(4) 绝不允许将“m I 输出”接到“s I 输入”或“H U 、U σ输出”处，否则一旦通电，样品即遭损坏！2．实验步骤（1）将实验仪的“H U 、U σ输出”双刀开关投向H U ，测试仪的“功能切换”置于H U ，保持0.600m I A =不变，测绘~H s U I 曲线。
（2）保持 3.00s I mA =不变，测绘~H m U I 曲线。
（3）先将“H U 、U σ输出”双刀开关投向U σ，“功能切换”置于U σ，在零磁场（即令0m I =）下，取 2.00s I mA =，测量AC U 即为U σ。
（4）确定样品的导电类型，并求出H R 、n 、σ、μ。