实验霍尔效应法测量磁场A
霍尔效应实验和霍尔法测量磁场
DH-MF-SJ 组合式磁场综合实验仪使用说明书一、概述DH-MF-SJ组合式磁场综合实验仪用于研究霍尔效应产生的原理及其测量方法，通过施加磁场 , 可以测出霍尔电压并计算它的灵敏度，以及可以通过测得的灵敏度来计算线圈附近各点的磁场。
二、主要技术性能1、环境适应性：工作温度10 ～ 35℃；相对湿度 25 ～ 75%。
2、通用磁学测试仪2.1可调电压源： 0～15.00V、 10mA；2.2可调恒流源： 0～5.000mA 和 0～9.999mA可变量程，为霍尔器件提供工作电流，对于此实验系统默认为0-5.000mA 恒流源功能；2.3电压源和电流源通过电子开关选择设置，实现单独的电压源和电流源功能；2.4电流电压调节均采用数字编码开关；2.5数字电压表： 200mV、2V 和 20V 三档，4 位半数显，自动量程转换。
3、通用直流电源3.1 直流电源，电压0～30.00V 可调；电流 0～1.000A 可调；3.2 电流电压准确度： 0.5%±2 个字；3.3 电压粗调和细调，电流粗调和细调均采用数字编码开关。
4、测试架4.1底板尺寸： 780*160mm；4.2载物台尺寸： 320*150mm，用于放置螺线管和双线圈测试样品；4.3螺线管：线圈匝数 1800 匝左右 , 有效长度 181mm，等效半径 21mm；4.4双线圈：线圈匝数1400 匝( 单个 ) ，有效直径 72mm，二线圈中心间距 52mm；下表为电流与磁感应强度对应表( 双个线圈通电 ) ：电流值（ A）0.10.20.30.40.5中心磁感应强度（ mT） 2.25 4.50 6.759.0011.254.5移动导轨机构：水平方向 0～60cm可调；垂直方向 0～36cm可调，最小分辨率 1mm；5、供电电源： AC 220V± 10%，总功耗： 60VA。
三、仪器构成及使用说明DH-MF-SJ组合式磁场综合实验仪由实验测试台、双线圈、螺线管、通用磁学测试仪、通用直流电源以及测试线等组成。
霍尔效应法测量磁场
霍尔效应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。
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。
【实验目的】1．霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2．测绘霍尔元件的V H—Is，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is、磁感应强度B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．学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
【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13-1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。
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。
实验十六 霍尔效应测量磁场_北大物院普物实验报告
±
������������������
=
������ ������������
=
(14.42
±
0.05)mV
⋅
mT−1
⋅
A−1
3. 根据 2 中计算的������������和������������，计算������，并作磁化曲线图
将由
������
=
������������ ������������������������
������������(mV) 32.22 32.19 32.13 32.11 32.09 32.06 32.05 32.04 32.03 32.02 32.01 31.99 31.98 31.97 31.97 31.97
������(mT) 223.4 223.2 222.8 222.7 222.5 222.3 222.3 222.2 222.1 222.1 222.0 221.8 221.8 221.7 221.7 221.7
2
������������������ )
+
������������ (������������������
2
������������������ )
+
������������ (������������������
2
������������������ )
且有σKH = 0.05mV ⋅ mT−1 ⋅ A−1, ������������������ = 0.09mA，σUH = 0.07mV，可得到 ������������ = 5mT
做出������ − ������图线如下：
表格 5
31.96 31.95 31.94 31.92 31.9 31.87 31.83 31.76 31.67 31.51 31.23 30.81 29.77 27.73 23.94 19.00 14.91 11.96 9.68 8.22 7.03 6.08 5.35 4.77 4.25 3.89 3.48 3.16 2.88 2.65 2.43 2.26 1.90 1.57 1.29
霍尔效应测磁场-实验报告
V B
'C
(mV
)
=
◆ (不计分)样品导电类型=
◆ (不计分)霍尔系数 RH(单位：103cm3 / c )=
◆ (10 分)样品电导率 σ(s/m)=
◆ (10 分)载流子的浓度（单位：1020 /m3 ）=
◆ (10 分)载流子迁移率 µ(单位： m2 /(V s) )=
思考题
总分值：10
思考题 1
这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，如
果采用交流电，则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。
（2）不等位电动势引起的误差
这是因为霍尔电极 B、 B' 不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平
较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡。
b
为薄片宽度， FE
随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时 FE FB ，即 qUB qVBB' / b 这时在 B、 B' 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 B、 B' 称为霍尔电极。
另一方面，射载流子浓度为 n,薄片厚度为 d,则电流强度 I 与 u 的关系为：
RH 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。
通过霍尔效应测量磁场
创建人：系统管理员 总分：100
实验目的
通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及 了解霍尔效应测试中的各种副效应及消除方法。
实验仪器
QS-H 霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。 霍尔效应组合仪包括电磁铁，霍尔样品和样品架，换向开关和接线柱，如下图所示：
霍尔效应法测量磁场
实验3.7 霍尔效应法测量磁场随着电子技术的不断发展，霍尔器件越来越得到广泛的应用。
霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且，随着实验电子技术的进展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面。
置于磁场中的载流体，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年在研究载流导体载磁场中受力性质时发现的一种电磁现象，后被称为霍尔效应。
【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．掌握测试霍尔元件的工作特性的方法。
3．学习用霍尔效应测量磁场的方法。
4．学习用“对称测量法”消除副效应的影响。
5．描绘霍尔元件试样的V H− I S和V H− I M曲线。
6．学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布，描绘B - X曲线。
【实验原理】1．霍尔效应法测量磁场原理霍尔效应从本质上讲是指运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起偏转的现象。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固定材料中时，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。
对于图3-20所示的半导体试样，若在X方向通以电流I S ，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A、A' 方向电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场—霍尔电场，电场的指向取决于试样的导电类型。
图3-20 霍尔效应法测量磁场原理显然，该电场阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受到的横向电场力eE H与洛伦兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有eE H （3-44）v eB其中H E 为霍尔电场，v 是载流子在电场方向上的平均漂移速度。
设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S = （3-45）由式（3-44）和式（3-45）可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1（3-46） 即霍尔电压V H （A 、A ′电极之间的电压）与I S B 乘积成正比，与试样厚度d 成反比。
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。
霍尔效应与磁场测量实验报告
霍尔效应与磁场测量实验报告摘要本实验利用霍尔效应测量不同磁场下电流对电压的影响，得到了霍尔系数和磁场强度之间的关系，并用线性回归得出了磁场强度和电压的线性关系式。
此外，还探究了霍尔电压在不同置入方向时的变化规律，证明了霍尔电压与磁场和电流方向的夹角相关。
最后，还比较了实验数据和理论计算值的误差，证明实验结果具有较高的精度。
关键词：霍尔效应；霍尔系数；磁场强度；线性关系引言在磁场测量中，霍尔效应是一种较常用的方法。
它利用了霍尔元件在磁场作用下产生的电势差，通过简单的测量，可以得到磁场的相关参数。
霍尔效应也广泛应用于电子学、传感器和精密测量等领域。
因此，掌握霍尔效应在磁场测量中的应用和实验方法是十分必要的。
实验目的1．学习霍尔效应的基本原理和相关概念。
2．通过实验掌握利用霍尔效应测量磁场的方法。
3．研究霍尔系数与磁场强度之间的关系，并得出线性关系式。
4．研究霍尔电压在不同方向输入时的变化规律。
实验原理霍尔效应是指，当一块导电材料被竖直放置于磁场中，并在该材料的一个面（称为霍尔面）上通电流时，垂直于霍尔面方向的电势差被感应。
这个电势差被称为霍尔电压VH，它的大小与电流I、磁场B以及材料本身的性质有关。
其中，材料本身的属性用霍尔系数RH表示，RH是一个常量，它与材料类型、温度和其它因素有关，一般在室温下只与材料本身的物理结构相关。
因此，VH和B之间的关系可以用下列公式表示：VH= RH×B×I当B、I固定时，VH与RH成正比，而RH被称为霍尔系数。
霍尔系数是一重要物理参数，它的大小决定了霍尔电压的灵敏度和分辨率。
实验装置霍尔效应实验仪、数字万用表、磁铁、直流电源。
实验步骤1.首先，将试样（霍尔元件）平放在实验仪器的省略图所示的导轨上，并用望远镜对试样进行调节，使其保持水平态度。
同时，用数字万用表测量试样上的电阻值。
2.然后，在铁环上放置一个直径约为10 cm的磁铁，使其置于试样正下方10 cm左右的位置。
霍尔效应法测量磁场实验报告
霍尔效应法测量磁场实验报告霍尔效应法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。
为了准确测量磁场的强度和方向，科学家们发明了多种测量方法。
其中一种常用的方法是利用霍尔效应进行测量。
本实验旨在通过霍尔效应法测量磁场，探究霍尔效应的原理和应用。
实验步骤：1. 实验仪器准备：将霍尔元件、电源、数字万用表等仪器连接好，确保电路连接正确。
2. 调整电路：通过调整电源电压和电流，使得霍尔元件正常工作。
3. 测量电压：用数字万用表测量霍尔元件产生的电势差（霍尔电压）。
4. 改变磁场：通过改变磁场的强度和方向，观察霍尔电压的变化。
5. 记录数据：记录不同磁场条件下的霍尔电压数值，并绘制磁场与霍尔电压的关系曲线。
实验原理：霍尔效应是指当电流通过导体时，如果该导体处于垂直于磁场的情况下，就会在导体两侧产生一种电势差，即霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁场的强度和方向有关。
根据霍尔效应的原理，我们可以通过测量霍尔电压来间接测量磁场的强度和方向。
实验结果：在实验中，我们改变了磁场的强度和方向，观察到了相应的霍尔电压变化。
当磁场的强度增加时，霍尔电压也随之增加；当磁场的方向改变时，霍尔电压的正负号也会相应改变。
通过记录数据和绘制曲线，我们可以清晰地看到磁场与霍尔电压之间的关系。
实验讨论：通过实验，我们验证了霍尔效应法测量磁场的可行性。
然而，实验中也存在一些误差和不确定性。
首先，霍尔元件本身的参数和性能可能会对实验结果产生影响。
其次，电路连接的稳定性和准确性也会对测量结果产生影响。
在实际应用中，我们需要对这些因素进行充分考虑，并采取相应的措施来减小误差。
实验应用：霍尔效应法广泛应用于磁场测量和传感器技术中。
通过利用霍尔效应，我们可以制造出各种类型的磁场传感器，用于测量和控制磁场。
例如，在电动汽车中，霍尔效应传感器可以用于测量电动机的转速和位置，从而实现精确的控制。
此外，霍尔效应还可以应用于磁存储器、磁共振成像等领域。
用霍尔效应法测定磁场
注意 1.开机（或关机）前应将IS、IM旋钮逆时针旋到底。仪器接 通电源后，预热数分钟即可进行实验。 2.在调节IS、IM两旋钮时一定要注意切换“测量选择”，不可 过大。
实验思考
霍尔电压是怎么产生的？如何判断材料的导电 类型？
实验中为什么要采用对称测量法？
霍尔效应特性研究试验中，提供的磁感觉强度 大小和方向如何确定？
用霍尔效应法测定磁场
实验目的
了解产生霍尔效应的机理 掌握用霍尔元件测量磁场的基本方法
实验仪器
HL-1型螺线管磁场测定组合仪
实验原理 实验内容
实验思考
实验原理
1. 霍尔效应：在磁场中，载流导体或半导体上 出现横向电势差的现象
1879年美国物理 学家霍尔发现
2.霍尔电压：霍尔效应中产生的电势差 上图中导体上下两端面出现电势差
B
VH fL f
m
B
电荷受电力 Fe qEH
fe Fe
I
v
b
当qEH qB 时
电势差为
VH EH b
E E d
Bb
4.霍尔系数 霍尔电阻 由电流强度的定义有
I nqdb
I nqdb
IB VH Bb nqd
n 单位体积中的粒子数
B
B
VH
fL f
实验思考 答案
然后求
、 、 和
的
代数平均值
V1 V2 V3 V4 VH 4
实验内容与步骤
霍尔输出特性测量
测绘元件的UH—IS曲线
测绘元件的UH—IＭ曲线 测出螺线管轴线的磁感觉强度的分布UH—x 曲线。
霍尔效应实验仪
IS是给霍尔片加电流的换向开关，IM是励磁电流的换向开关。
霍尔效应测磁场
霍尔效应测磁场
霍尔效应测磁场是一种测量场的方法，用来测量物体的磁场强度。
它是根据一个名为霍尔的德国物理学家Hermann von Helmholtz的发现来命名的，他认为，如果一种具有或模拟磁力的物质被放置在铁的外壳的某一端，此外壳就会出现磁场和电流。
如果物质的或模拟的磁力发生变化，那么外壳就会呈现出不同的磁场和电流。
霍尔效应测磁场的工作原理
霍尔效应测磁场是一种磁力分析仪，它通过读取受磁影响的铁壳上的电流和电势，来测量物体的磁场强度。
它使用两个导线或一对磁芯来形成一个尔坚闭环，磁化量会在尔坚闭环中流动，这种磁化量在尔坚闭环的两个端口之间产生一个电压，可以通过测量这个电压来确定物体的磁力强度。
霍尔效应测磁场的应用
霍尔效应测磁场可以应用于仪器测量、舰船定位、金属检测、磁体的磁效应实验、交流和电动机的发现等领域。
它还可以被用于研究磁流变梯度和地磁场的变化，也可以测量物质的磁化量和磁矩。
霍尔效应测磁场的优点
霍尔效应测磁场具有准确度高，发射量小，速度快等优点，可以更快更准确地测量物体的磁场强度。
相比于传统的测量方法，可以实现较高的精度，而且能够更快更准确地测量物体的磁场强度。
此外，它还可以节约能源，因为它不需要给物体施加额外的磁力，而只需要测量物体本身的磁化量。
结论
霍尔效应测磁场是一种常见的测量方法，它可以应用于仪器测量，舰船定位，金属检测，磁体的磁效应实验，交流和电动机的发现等领域，它具有准确度高，发射量小，速度快等优点，可以更快更准确地测量物体的磁场强度。
实验5霍尔效应实验和霍尔法测量磁场
实验19 霍尔效应实验和霍尔法测量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。
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。
[实验目的]1、霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用2、测绘霍尔元件的V H—Is，V H—I M曲线，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流I s、磁感应强度B及励磁电流I M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、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
[实验仪器]DH4512系列霍尔效应实验仪[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2-1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（称为工作电流），假设载图2-1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。
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。
霍尔效应测磁场实验报告[共7篇]
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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。
大学物理实验讲义实验12用霍尔效应法测量磁场
实验 16 用霍尔效应法测量磁场在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范围可从 10 15 ~ 103 T（特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。
常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。
一般地，霍尔效应法用于测量 10 4 ~ 10 T 的磁场。
此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。
但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。
用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显著的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（ N 型或 P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。
如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，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尔器件，将有更为广阔的应用前景。
了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。
【实验目的】1.了解霍尔效应产生的机理。
2.掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。
3.学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。
4.研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。
【仪器用具】TH-H/S 型霍尔效应 /螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。
【实验原理】1.霍尔效应产生的机理置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879 年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。
特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。
霍尔电压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。
霍尔效应测量磁场实验报告(北大)
2
Figure 2: 霍尔效应测量磁场电路图
4 实验内容
1. 测量霍尔电流IS和霍尔电压UH 的关系（要求消除复效应） 1) 将霍尔片置于电磁铁靠近中心处（便于稍后测量磁场） 2) 调节IM = 0.598A，调节R及E2使得IS = 2 4 6 8 10 mA，测量并记录霍尔电 压UH ，每次消除副效应 3) 更换输入端口，重复2)的操作 4) 对两种输入输出情况分别作出UH − IS图，验证其线性关系
σU =
n i=1
e2i
+
e2U Bi
n−2
(4)
其中，ei = UHi − kBi − b，为第i项残差；eUBi = 0.05% × UHi + 0.05mV 为仪器允差 代入计算式，得
σU =
n i=1
e2i
+
(eU Bi /sqrt3)2
=
0.065 ×
10−4
mV
n−2
所以斜率不确Leabharlann 度σk =Table 7: B − x关系表,后两项分别为剩磁和线圈励磁
U1/mT U2/mT B1/mT B2/mT Breserved/mT |B|electro/mT
4.72 5.02 5.34 5.75 6.23 6.80 7.53 8.45 9.64 11.13 13.27 16.18 19.95 24.08 27.53 29.17 29.97 30.31 30.47 30.55 30.59 30.62 30.63 30.66 30.70 30.71 30.71 30.69 30.65 30.63 30.59 30.48 30.26
霍尔效应法测磁场实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除霍尔效应法测磁场实验报告篇一：物理实验报告3_利用霍尔效应测磁场实验名称：利用霍耳效应测磁场实验目的：a．了解产生霍耳效应的物理过程；b．学习用霍尔器件测量长直螺线管的轴向磁场分布；c．学习用“对称测量法”消除负效应的影响，测量试样的Vh?Is和Vh?Im曲线；d．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。
实验仪器：Th－h型霍尔效应实验组合仪等。
实验原理和方法：1.用霍尔器件测量磁场的工作原理如下图所示，一块切成矩形的半导体薄片长为l、宽为b、厚为d，置于磁场中。
磁场b垂直于薄片平面。
若沿着薄片长的方向有电流I通过，则在侧面A和b间产生电位差Vh?VA?Vb。
此电位差称为霍尔电压。
半导体片中的电子都处于一定的能带之中，但能参与导电的只是导带中的电子和价带中的空穴，它们被称为载流子。
对于n型半导体片来说，多数载流子为电子；在p型半导体中，多数载流子被称为空穴。
再研究半导体的特性时，有事可以忽略少数载流子的影响。
霍尔效应是由运动电荷在磁场中收到洛仑兹力的作用而产生的。
以n型半导体构成的霍尔元件为例，多数载流子为电子，设电子的运动速度为v，则它在磁场中收到的磁场力即洛仑兹力为Fm??ev?bF的方向垂直于v和b构成的平面，并遵守右手螺旋法则，上式表明洛仑兹力F的方向与电荷的正负有关。
自由电子在磁场作用下发生定向便宜，薄片两侧面分别出现了正负电荷的积聚，以两个侧面有了电位差。
同时，由于两侧面之间的电位差的存在，由此而产生静电场，若其电场强度为ex，则电子又受到一个静电力作用，其大小为Fe?eex电子所受的静电力与洛仑兹力相反。
当两个力的大小相等时，达到一种平衡即霍尔电势不再变化，电子也不再偏转，此时，ex?bV两个侧面的电位差Vh?exb由I?nevbd及以上两式得Vh?[1/(ned)]Ib其中：n为单位体积内的电子数；e为电子电量；d为薄片厚度。
令霍尔器件灵敏度系数则Vh?IsVh?KhIb若常数Kh已知，并测定了霍尔电动势Vh和电流I就可由上式求出磁感应强度b的大小。
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姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410实验八 霍尔效应法测量磁场【实验目的】1．了解霍尔器件的工作特性。
2．掌握霍尔器件测量磁场的工作原理。
3．用霍尔器件测量长直螺线管的磁场分布。
4．考查一对共轴线圈的磁耦合度。
【实验仪器】长直螺线管、亥姆霍兹线圈、霍尔效应测磁仪、霍尔传感器等。
【实验原理】1．霍尔器件测量磁场的原理图1 霍尔效应原理如图1所示，有－N 型半导体材料制成的霍尔传感器，长为L ，宽为b ，厚为d ，其四mA× × × × ×× × ×× × × × × × × × × × × ×F m F Hv e EIE H U H d b L12 3 4姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410个侧面各焊有一个电极1、2、3、4。
将其放在如图所示的垂直磁场中，沿3、4两个侧面通以电流I ，则电子将沿负I 方向以速度运动，此电子将受到垂直方向磁场B 的洛仑兹力m e F ev B =⨯作用，造成电子在半导体薄片的1测积累过量的负电荷，2侧积累过量的正电荷。
因此在薄片中产生了由2侧指向1侧的电场H E ，该电场对电子的作用力H H F eE =，与m e F ev B =⨯反向，当两种力相平衡时，便出现稳定状态，1、2两侧面将建立起稳定的电压H U ，此种效应为霍尔效应，由此而产生的电压叫霍尔电压H U ，1、2端输出的霍尔电压可由数显电压表测量并显示出来。
如果半导体中电流I 是稳定而均匀的，可以推导出H U 满足：H H H IBU R K IB d=⋅=⋅， 式中，H R 为霍耳系数，通常定义/H H K R d =，H K 称为灵敏度。
由H R 和H K 的定义可知，对于一给定的霍耳传感器，H R 和H K 有唯一确定的值，在电流I 不变的情况下，与B 有一一对应关系。
2．误差分析及改进措施由于系统误差中影响最大的是不等势电势差，下面介绍一种方法可直接消除不等势电势差的影响，不用多次改变B 、I 方向。
如图2所示，将图2中电极2引线处焊上两个电极引线5、6，并在5、6间连接一可变电阻，其滑动端作为另一引出线2，将线路完全接通后，可以调节滑动触头2，使数字电压表所测电压为零，这样就消除U HI123456图2姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410了1、2两引线间的不等势电势差，而且还可以测出不等势电势差的大小。
本霍尔效应测磁仪的霍尔电压测量部分就采用了这种电路，使得整个实验过程变得较为容易操作，不过实验前要首先进行霍尔输出电压的调零，以消除霍尔器件的“不等位电势”。
在测量过程中，如果操作不当，使霍尔元件与螺线管磁场不垂直，或霍尔元件中电流与磁场不垂直，也会引入系统误差。
3．载流长直螺线管中的磁场从电磁学中我们知道，螺线管是绕在圆柱面上的螺旋型线圈。
对于密绕的螺线管来说，可以近似地看成是一系列园线圈并排起来组成的。
如果其半径为R 、总长度为L ，单位长度的匝数为n ，并取螺线管的轴线为x 轴，其中心点O 为坐标原点，则（1）对于无限长螺线管L →∞或L R >>的有限长螺线管，其轴线上的磁场是一个均匀磁场，且等于：00B NI μ=式中0μ——真空磁导率；N ——单位长度的线圈匝数；I ——线圈的励磁电流。
（2）对于半无限长螺线管的一端或有限长螺线管两端口的磁场为：1012B NI μ=即端口处磁感应强度为中部磁感应强度的一半，两者情况如图3所示。
姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 4104．亥姆霍兹线圈及其耦合度两个匝数相等、间距等于其半径，并通以同向、等值电流的共轴线圈，叫亥姆霍兹线圈，如图4所示。
下面，我们来研究亥姆霍兹线圈两圆心间轴线上的磁场。
设图4中每个线圈为N 匝，两线圈间距为a ，取线圈轴线上距两线圈等距离的点O 为原点，轴线为x 轴，则在两线圈圆心1O 和2O 之间轴上任意一点P （其坐标为x ）到两线圈圆心的距离分别是2a x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭和L2RxOB0B 012B 图3图4I IO 1 O 2 xO P姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 4102a x ⎛⎫- ⎪⎝⎭，两线圈在点产生的磁感应强度的大小分别是和： 2013222122NR IB a R x μ=⋅⎡⎤⎛⎫++⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦,2023222122NR IB a R x μ=⋅⎡⎤⎛⎫+-⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦。
因1B 、2B 的方向相同，都在x 轴的正方向，所以点P 的总磁场为：20123322222211222NR I B B B a a R x R x μ⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪=+=⋅+⎨⎬⎪⎪⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎪⎪+++-⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎪⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭。
在点O 处，因0x =且a R =，所以：32004()0.7165NIB O B R μ⎛⎫=⋅≈ ⎪⎝⎭。
在1O 和2O 点的B 大小相等：01203/211()()0.677222NI B O B O B R μ⎛⎫==⋅+≈ ⎪⋅⎝⎭。
1O 和2O 点之间其它各点的值介于1()B O 和()B O 之间，可见在亥姆霍兹线圈轴线上，O 点的磁场最强，O 和1O 之间的B 相对变化量不大于6%，磁场均匀性较好。
在生产和科研中，当所需磁场不太强时，常用这种方法来产生较均匀的磁场。
从以上叙述来看，当两共轴线圈之间的间距等于线圈的半径时，将构成亥姆霍兹线圈，从而可以得到场强不太强的均匀磁场，但当这一对共轴线圈的间距不等于半径时，其轴线上的磁场分布将随着距离的改变而改变，可呈现出如图5的a 、b 、c 所示的欠耦姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410合、耦合，过耦合状态，两线圈的磁场耦合度可以通过霍尔器件来测量。
5. 仪器介绍霍尔效应测磁实验仪是利用n 型锗（Ge ）霍尔器件作为测磁传感器的物理实验仪器，它由以下几部分组成：霍尔测磁传感器，使用四芯屏蔽式耦合电缆，霍尔效应测磁仪以数显形式提供0～800mA 的励磁电流、0～10mA 的霍尔片工作电流及显示被测量的霍尔电势（后有换档开关）。
长直螺线管：L=30cm ，N =4×9T/cm，R =。
共轴线圈对：D =，N =320匝（每个）。
【实验内容】1．测量螺线管轴线上的磁场（1）将霍尔测磁传感器电流调至额定值，调整不等位电势，将霍尔输出电压校正至0伏，然后将螺线管电流调至600mA 。
根据探杆上的刻度，将霍尔器件插入到螺线管中图5O 1O 1O 1O 2 O 2O 22a 2a x -xxx xabc姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410心位置（定为坐标原点），此时mV 表上读数即为该点磁感应的霍尔电压值（若探杆插入后，霍尔电压出现负值，可对调螺线管两端的电源极性，以改变螺线管内磁场的方向），将探杆在螺线管中缓慢前移，从探杆上的刻度读出霍尔元件在螺线管中的位置，同时读出相应各点的霍尔电压值，记入表1中。
计算磁感应强度B ，已知mV17.7(mA T)H K =⋅，5mA I =。
表1理论值： 长直螺线管中心处的磁感应强度71130410T m A 49100m 0.6A=2.7110T B NI μπ----==⨯⋅⋅⨯⨯⨯⨯⨯。
（2）作出~B x 关系曲线图，验证螺线管端口磁场为中部磁场的1/2。
x （cm ） 01234567891011121314U H （mV ） B （2T 10-⨯）x （cm ） 1516 1718192021222324U H （mV ） B （2T 10-⨯）姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 4100.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030B (T ^)L(cm)C管口处指示长度约为16cm ，由图线可知，当L =16cm 时，磁场强度约为中部强度的一半。
2．考查一对共轴线圈的耦合度（1）将两个共轴线圈串联相接，换下步骤1中的螺线管，调节共轴线圈中的电流为600mA （接线时务必保持两个共轴线圈的磁场方向一致）。
（2）改变共轴线圈间距a ，使8.6cm a R ==，将霍尔器件放置在线圈的中心间距/2a 处（定为坐标原点），记录探杆移动位置x 所对应的霍尔电压值，填入表2中。
（3）改变共轴线圈间距a ，记录a R >、a R <两种情况下探杆移动位置x 所对应的霍尔电压值H U ，填入表2中。
表2左侧（1O ） 中间（O ） 右侧（2O ）8.6cm a = 8.6cm a >姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410（4）作出以上共轴线圈在三种耦合状态下的~B x 的关系曲线图，并判断构成亥姆霍兹线圈的条件。
BL (cm)a =8.6a >8.6(a =10.4) a <8.6(a =7.6)由图线可知，当8.6cm a =，线圈中点处与两线圈圆心处的磁感应强度近似相等，满足亥姆霍兹线圈耦合，其他条件下为非耦合状态。
3．考察霍尔电压与霍尔器件工作电流的关系。
对于给定的霍尔器件，H K 是一个定值，如果给定磁感应强度B 值，则霍尔电压H U 是霍尔器件工作电流I 的函数，即H H U K IB =⋅。
（1）将螺线管电流调至600mA ，并使霍尔器件固定在螺线管中的某一位置，改变霍尔器件工作电流从1～5mA ，记录相应的霍尔电压值，填入自制表格内。
8.6cm a <姓名 学院 班级 科目 电磁学实验 题目 霍尔效应法测量磁场 专业 组别 410（2）作出~H U I 的关系曲线图。
U (m V )I (mA)ULinear Fit of UEquationy = a + b*x Adj. R-Square 0.99937ValueStandard ErrorU Intercept -1.162860.00424USlope-0.124860.0014由图线可知，线性拟合度较好，该亥姆霍兹线圈的耦合度较高。
【思考题】1．为什么要用半导体材料制作霍尔元件怎样提高霍尔元件的灵敏度H K 答：金属的电子浓度n 很大，由1H R ne=，1H K ne d =⋅可知，金属不适于制作霍尔元件，应使用电子浓度较小的材料，故半导体是一种较为理想的选择。