霍尔效应及磁场的测定
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。
利用霍尔效应测磁场
（5）
即 ＝ ，测出 值即可求 。
3．霍尔效应与材料性能的关系
根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移
率高、电阻率亦较高）的材料。因
，就金属导体而言，迁移率和电阻率
均很低，而不良导体电阻率虽高，但迁移率极小，因而这两种材料的霍尔系数
都很小，不能用来制造霍尔器件。半导体迁移率高，电阻率适中，是制造霍尔
相等，样品两侧电荷的积累就达 到动态平衡，故有
（1）
（a）
（b）
设试样的宽为b，厚度为d，
图1 霍尔效应实验原理示意图
载流子浓度为n ，则
（a）载流子为电子（N型）；（b）载流子为空穴（P型）
（2）
由（1）、（2）两式可得：
（3）
比例系数 RH
1 ne
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 （伏）以及知道 （安）、（高斯）和 （厘米）可按下式计算
（厘米3／库仑）：
（4）
2．霍尔系数与其它参数间的关系
根据 可进一步确定以下参数：
（1）由 的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的
方法是按图1所示的 和 的方向，若测得的
即 点电位高于
点的电位，则 为负，样品属N型；反之则为P型。
1
（２）由RH求载流子浓度n。即 n RH 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，严格一点，如果考虑载流子
的速度统计分布，需引入 3 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半
导体物理学》）。
8
（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率 。电导率 与载流子浓度 n以及迁移率 之间有如下关系：
【实验目的】
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。
霍尔效应法测磁场实验报告
霍尔效应法测磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、学习用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、掌握霍尔元件的特性和使用方法。
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位差，这种现象称为霍尔效应。
这个横向电位差称为霍尔电压，用＄U_H$ 表示。
霍尔电压的大小与电流＄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 ＝ K_H IB$其中，＄K_H$ 称为霍尔系数，它与半导体材料的性质有关。
2、用霍尔效应法测磁场若已知霍尔元件的灵敏度＄K_H$ ，通过测量霍尔电压＄U_H$ 和电流＄I$ ，就可以计算出磁感应强度＄B$ ：＄B ＝＼frac{U_H}｛K_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、实验步骤1、仪器连接（1）将霍尔效应实验仪的各个部件按照说明书正确连接。
（2）将直流电源、毫安表、伏特表等仪器与实验仪连接好。
2、调节仪器（1）调节直流电源的输出电压，使通过霍尔元件的电流达到预定值。
（2）调节特斯拉计，使其归零。
3、测量霍尔电压（1）在不同的磁场强度下，测量霍尔元件两端的电压。
（2）改变电流的方向，再次测量霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的数据记录在表格中，包括电流、磁场强度、霍尔电压等。
五、实验数据及处理1、实验数据记录｜电流（mA）｜磁场强度（T）｜霍尔电压（mV）（正电流）｜霍尔电压（mV）（负电流）｜｜｜｜｜｜｜50|01|256|－258|｜50|02|512|－515|｜50|03|768|－771|｜100|01|512|－515|｜100|02|1024|－1028|｜100|03|1536|－1542|2、数据处理（1）计算每个测量点的平均霍尔电压：＄U_{H平均} ＝＼frac{U_{H正} ＋ U_{H负}｝｛2}＄（2）根据霍尔系数＄K_H$ 和平均霍尔电压、电流计算磁场强度：＄B ＝＼frac{U_{H平均}｝｛K_H I}＄3、绘制曲线以磁场强度为横坐标，霍尔电压为纵坐标，绘制霍尔电压与磁场强度的关系曲线。
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。
霍尔效应及磁场的测量
实验操作要求
IM(mA) V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH(mV)
IM-VH 关系 （位置在0mm处）
0 50 100 150 200 400 800 850 900 950 1000
IM-VH 关系曲线
IM/mA
500 400 300 200 100
霍尔电势差的产生和确定
B• + + + + + +
I
v
FE
b
H
FB
------
VH
FBFE
evB eVH b
IHnevbd
VH e1ndIHB
VHKHIHB
KH称为霍尔元件的灵敏度，是一个常数，单位为 mV/(m•AT)
VHKHIHB
由上式可看出，若已知霍尔片的灵敏度KH，只需分 别测出霍尔电流IH及霍尔电势差VH就可以算出磁场B
C. 每个点都应用对称测量法消除霍尔元件的 副效应。
实验操作要求
磁场沿水平方向的B~X分布 （IM=600mA）
x (mm) 0 4 8 12 13 14 15 16 17 18 19 20 V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) VH(mV)
B(T)
电磁铁气隙磁场沿水平方向的分布B－X图
I
v
FE
b
H
F
- - - -B - -
V H
B
- - - - - -
IH
v
FB
FE
++++++
VH
VH>0
VH<0
利用霍尔效应测磁场
实验6.17 利用霍尔效应测磁场1. 实验目的(1) 了解用霍尔器件测磁场的原理；(2) 掌握用霍尔器件测量长直螺线管内部磁场的方法；(3) 掌握检测一对共轴线圈耦合程度的方法。
2. 实验仪器HCC-1型霍尔效应测磁仪，HCC-1型交直流电源，长直螺线管和亥姆霍兹共轴线圈对。
3. 仪器简介HCC-1型霍尔效应测磁仪由下面五个分离部件组合而成：（1）霍尔测磁传感器霍尔测磁传感器又称为霍尔探杆。
探杆直径为6.0mm, 长度(含手柄)为520.0mm, 其前面400.0mm有毫米刻度, 可以方便地确定探杆前端(探头)在磁场中的位置。
探头内安装有HZ-2 型霍尔器件, 作为测磁传感器。
每个霍尔器件的灵敏度K H已标在霍尔探杆的手柄上。
（2）HCC-1 型霍尔效应测磁仪该仪器又称为霍尔电压测量仪。
它的前面板如图6.17-1所示。
将“调零与测量”开关拨至“× 1”档, 可以测量0 ~ 0.75mV的霍尔电压。
HCC-1型霍尔效应测磁仪还可以给霍尔器件提供0 ~ 20mA的控制电流。
图6.17-1 HCC-1型霍尔效应测磁仪的前面板图（3）HCC-1型交直流电源该电源可以提供交流4.0V、8.0V或直流0.0 ~ l0.0V、最大电流为2.0A的激磁电流。
它的前面板如图6.17-2所示。
（4）长直螺线管它是用线径Ф=1.0rnrn的漆包线在有效长度L =30.0cm的骨架上按n =36 ·匝cm-1 密度绕成直径为24.0mm的螺线管，两端口总长32.0cm。
（5）共轴线圈对它是装在一个带毫米刻度尺座架上的一对线圈, 其中一个线圈可以在座架上移动, 以改变两个线圈中心之间的距离。
线圈的线径Ф= 0.9mm, 每个线圈的匝数N =360匝, 直径D =13.6cm 。
4. 实验原理（1）用霍尔器件测磁场的原理如图6.17-3所示, 把一金属薄片放在磁场中, 磁感应强度B 垂直于薄片向上, 当在MN方向通入电流(称为控制电流)I 时, 在P 、Q 两侧面之间就会产生一定的电势差。
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霍尔效应及磁场的测定近年来，在科研和生产实践中，霍尔传感器被广泛应用于磁场的测量，它的测量灵敏度高，体积小，易于在磁场中移动和定位。
本实验利用霍尔传感器测量通电螺线管内直流电流与霍尔传感器输出电压之间的关系，证明霍尔电势差与螺线管内的磁感应强度成正比，从而掌握霍尔效应的物理规律；用通电螺线管中心点磁场强度的理论计算值作为标准值来校准霍尔元件的灵敏度；用霍尔元件测螺线管内部的磁场沿轴线的分布。
【实验目的与要求】1.了解霍尔传感器的工作原理，学习测定霍尔传感器灵敏度的方法；2.掌握用霍尔传感器测量螺线管内磁感应强度沿轴线方向的分布。
【实验原理】 一、霍尔效应图8-1 霍尔效应原理图把矩形的金属或半导体薄片放在磁感应强度为B 的磁场中，薄片平面垂直于磁场方向。
如图8-1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8-1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Bv e F 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 E ，对应的电势差称为霍尔电压U H 。
电子在霍尔电场H E 中所受的电场力为HHEe F -=，当电场力与磁场力达到平衡时，有()()0=⨯-+-B v e E e HBv E H ⨯-=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 IBUH H H=⎪⎭⎫⎝⎛==(3)即IK UB H H=(4)式中enR H1=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。
图8-2 SS95A 型集成霍尔传感器结构图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，本实验采用SS95A 型集成霍尔传感器(结构示意图如图8-2所示)是一种高灵敏度传感器，它由霍尔元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿器组成。
其特点是输出信号大，并且已消除剩余电压的影响。
SS95A 型集成霍尔传感器有三根引线，分别是：“V +”、“V －”、“V out ”。
其中“V +”和“V －”构成“电流输入端”，“V out ”和“V －”构成“电压输出端”。
由于SS95A 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，“V out ”和“V －”之间的电压为2.500V ，则传感器就处于标准工作状态之下。
当螺线管内有磁场且集成霍尔传感器在标准工作电流时，传感器所在处磁场强度为：()KU KUB '=-=500.2式中U 为传感器补偿前的输出电压，K 为该传感器的灵敏度，U '为经2.500V 外接电压补偿后传感器的输出电压。
二、载流密绕螺线管的磁感应强度的分布若长为l 、半径为R 的载流密绕直螺线管的总匝数为N ，通有励磁电流I m ，当l>>R 时，则在螺线管中部附近轴线上的磁场均匀，磁感应强度mI l N Bμ=，μ0=4π×10-7T ·m/A为真空磁导率。
端口的磁感应强度B 0为中部磁感应强度B 的一半，由于存在漏磁现象，实际测量出的BB 210<。
【实验仪器】图8-3 螺线管磁场测量电路示意图图8-3为螺线管磁场测量电路示意图，它的主要部件有集成霍尔传感器探测棒、螺线管、传感器工作电源和补偿电源、数字电压表、励磁电源、安培表、滑线变阻器等组成。
1.SS95A 型集成霍尔传感器工作电压：5.00V(DC)；磁场测量范围：－67mT~+67mT ； 在B =0时，零点电压：2.500±0.075V ；该传感器内含激光修正的薄膜电阻，提供精确的灵敏度和温度补偿，不必考虑剩余电压的影响。
2.螺线管长度：26.0cm ，管内径Φ2.5cm ，外径Φ4.5cm 。
螺线管层数：10层，螺线管匝数：3000±20匝。
螺线管中央均匀磁场长度：>10.0cm 。
3.电源组和数字电压表：传感器工作电源可在4.750V~5.250V 作精细微调，传感器补偿电源可在2.400V~2.600V 作精细微调。
四位半数字电压表：有0~19.999V 和0~1999.9mV 两档。
【实验内容】 一、必做内容 (一)电路补偿调节1.按图8-3接好电路。
螺线管通过双刀换向开关K 2与励磁电流电路相接。
集成霍尔传感器的“V +”和“V －”分别与4.8V~5.2V 可调直流电源输出端的正负相接(正负极请勿接错)。
“V out ”和“V －”与数字电压表政府相接。
2.断开开关K 2(当K 2处于中间位置时断开)，是霍尔传感器处于零磁场条件下，把开关K 1指向1，调节传感器工作电源输出电压(4.8V~5.2V 电源)，使数字电压显示的“V out ”和“V －”的电压指示值为2.500V ，这时集成霍尔元件便达到了标准化工作状态，即集成霍尔传感通过电流达到规定的数值，且剩余电压恰好达到补偿，U 0=0V 。
3.仍断开开关K 2，在保持“V +”和“V －”电压不变的情况下，把开关K 1指向2，调节传感器补偿电源输出电压(2.4V~2.6V 电源)，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)，也就是用一外接2.500V 的电位差与传感器输出2.500V 电位差进行补偿，这样数字电压表读出电压就是集成霍尔传感器霍尔电压U ' (二)测定霍尔传感器的灵敏度K1.改变输入螺线管的直流电流I m ，将传感器处于螺线管的中央位置(即X =13.0cm 左右)，测量U '———I m 关系，记录10组数据，I m 范围在0——500mA ，可每隔50mA 测一次。
2.用最小二乘法求U '———I m 相关方程和相关系数r 。
并求出直线的斜率mI U K ∆'∆='。
3.长直螺线管理论公式为mI l N Bμ=，但实验中所用螺线管不是无限长，因此公式：m I DL N B 22+=μ计算出磁感应强度B ，式中L =26.0cm 为螺线管长度，=D 3.5cm 为螺线管的平均直径，N =3000匝是线圈匝数，则集成霍尔传感器的灵敏度为：K NDL I U NDL BU K m'+=∆'∆+=∆'∆=022022μμ(三)测量通电螺线管中的磁场分布1.当螺线管通恒定电流(如I m =250mA)时，测量U '———x 关系。
x 范围为0~26.0cm ，螺线管端口附近的测量点应比中央部位的测量点密一些。
2.利用上面所得的传感器灵敏度K 计算B~x 关系，并作出B~x 的分布图。
二、选做内容设计一个实验，用SS95A 型霍尔传感器测量地磁场水平分量。
【实验数据记录】表1 霍尔传感器灵敏度的测定霍尔传感器位置X =13.00cm 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 励磁电流I m /mA 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 U '/mV27487091113135158179201223表2 螺线管磁场轴线的分布的测量励磁电流I m =250mA 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X /cm 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 5.0 7.0 9.0 11.0 13.0 U '/mV 64 80 90 98 103 112 114 114 114 114 B /10-3T2.112.632.963.223.393.683.753.753.753.75【数据处理与分析】1.用最小二乘法求出U '———I m 相关方程和相关系数r (要写出计算过程)。
并求出直线的斜率K '。
由Excel 可得：*线性相关方程为：4.4437.0+='m I U表1 霍尔传感器灵敏度的测定霍尔传感器位置X =13.00cm 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 励磁电流I m /mA 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 U '/mV27487091113135158179201223则:mA 275=m ImV 5.124='U 22mA96250=m I22mV3.19434='UmV mA 5.34237⋅='⋅U I m mV mA 43245⋅='⋅U I m*相关系数：()()='-'-'⋅-'⋅=2222U U I IU I U I r mmm m 0.999*直线斜率：Ω='437.0K2.计算霍尔传感器的灵敏度K NDL I U NDL BU Km'+=∆'∆+=∆'∆=022022μμV/T4.30022022='+=∆'∆+=∆'∆=K NDL I U NDL BU K mμμ3.计算B~x 关系列表表示，并用坐标纸作出整个螺线管的B~x 分布图。
表2 螺线管磁场轴线的分布的测量励磁电流I m =250mA 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X /cm 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 5.0 7.0 9.0 11.0 13.0 U '/mV 64 80 90 98 103 112 114 114 114 114 B /10-3T 2.112.632.963.223.393.683.753.753.753.75【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。