霍尔效应的原理及其应用

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霍尔效应的应用及其原理

霍尔效应的应用及其原理

霍尔效应的应用及其原理1. 霍尔效应的原理霍尔效应是指当通过一块横跨于磁场中的导体中的电流时,垂直于电流方向和磁场方向的霍尔电压产生的现象。

霍尔电压的大小与电流、磁场强度以及导体材料的特性有关。

霍尔效应的原理可以通过以下几个方面来解释:•磁场作用:当电流通过导体时,在矢量形式上磁场会施加力在导体上,这个力称为洛伦兹力。

•费米能级:导体中存在自由电子,这些电子在不受外力影响时遵循费米-狄拉克分布,填满电子能级。

•霍尔电场的产生:在磁场的作用下,电子会受到洛伦兹力的作用,沿着导体中的一侧堆积,导致电子在正负两侧积累,形成电势差。

综上所述,霍尔效应的原理可以理解为在磁场的作用下,用来描述导体中电荷在侧向堆积的现象。

2. 霍尔效应的应用由于霍尔效应具有灵敏度高、稳定性好、响应快等特点,因此在很多领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用场景:2.1. 磁场测量因为霍尔效应对磁场的灵敏度高,所以通常用来测量磁场强度。

利用霍尔效应可以设计出各种磁力计和磁场传感器,常见的应用包括:•汽车仪表板中的指南针;•磁床或机械臂中的位置传感器;•磁条读写头。

2.2. 电流测量由于霍尔效应与电流的大小成正比关系,因此可以用来测量电流。

通常用于电流表和电流传感器等设备中。

2.3. 速度测量霍尔效应可以用于测量旋转物体的速度。

例如,在车辆的轮边部分安装一个磁铁,当车轮旋转时,霍尔效应传感器可以检测到磁场变化,从而测量车轮的速度。

2.4. 位置传感霍尔效应还可以用于测量物体的位置。

例如,在安全门、工业机器人和自动门等设备中,使用霍尔效应传感器来检测物体的位置,以实现自动控制。

2.5. 霍尔效应元件除了上述应用之外,霍尔效应还可以作为构成一些元件的基础,如霍尔传感器、霍尔开关和霍尔电流传感器等。

这些元件在自动控制系统、工业生产、电子设备等领域中得到广泛应用。

3. 总结霍尔效应是一种将电流与磁场联系在一起的现象,通过霍尔效应原理可以在各个领域应用中发挥作用。

霍尔效应原理及其应用实验的原理

霍尔效应原理及其应用实验的原理

霍尔效应原理及其应用实验的原理1. 霍尔效应原理简介霍尔效应是一种基于磁场和电流相互作用的现象,最早由美国物理学家爱德华·霍尔 (Edwin Hall) 在1879年发现。

它指的是当电流通过一块薄膜或导体时,如果该薄膜或导体处于垂直于导流方向的磁场中,将会在薄膜或导体的两侧产生电势差,这个现象就称为霍尔效应。

2. 霍尔效应的原理机制霍尔效应的产生主要是由于电子在磁场中受洛伦兹力的作用而产生的。

当电流通过导体时,导体内部自由电子沿着导流方向运动时,受到垂直于电流方向的磁场力作用,这个力使电子聚集到导体的一侧,导致该侧电子浓度增加;而在另一侧,由于电子迁移带走了部分正电荷,导致该侧缺电荷,即电子浓度降低。

这种聚集和带走导致产生了两侧电荷的不平衡,从而形成了电势差。

3. 霍尔效应的实验装置为了观察和测量霍尔效应,通常使用以下简单的实验装置: - 磁铁:产生垂直于电流方向的磁场; - 直流电源:提供电流; - 导体材料:将电流引入,并测量霍尔电势差; - 电压测量仪:用于测量霍尔电势差。

4. 霍尔效应实验的步骤进行霍尔效应的实验,通常按照以下步骤进行: 1. 准备实验装置:包括磁铁、直流电源、导体材料和电压测量仪。

2. 将导体材料安装在磁铁附近,并用夹子固定。

3. 连接直流电源和导体材料,调节电流大小。

4. 用电压测量仪测量导体材料两侧的电势差,即霍尔电压。

5. 根据实验数据计算出霍尔系数、霍尔电压和磁场强度之间的关系。

5. 霍尔效应的应用霍尔效应具有广泛的应用,如下所示: - 磁敏传感器:利用霍尔效应实现磁场测量,广泛应用于自动控制、磁浮技术、轨道交通等领域。

- 速度测量:通过测量霍尔电压来确定导体的速度,用于车辆的速度测量、电机控制等方面。

- 电流测量:通过测量霍尔电压来测量电流大小,用于电力系统的实时监测和保护。

- 位置传感器:结合磁场和霍尔效应,实现位置的精确测量,用于自动化生产和机器人控制。

霍尔效应的现象原理及应用

霍尔效应的现象原理及应用

霍尔效应的现象原理及应用1. 霍尔效应的基本概念霍尔效应是指在垂直于载流方向的磁场中通过一块导电材料时,会在材料的一侧产生电势差的现象。

这个现象是由美国科学家爱德华·霍尔于1879年发现的。

霍尔效应是电子运动与磁场相互作用的结果,是电磁感应的一种形式。

2. 霍尔效应的原理霍尔效应的产生是由于载流电子受到垂直于流动方向的磁场力的影响。

当导电材料中有电流通过时,在垂直于电流方向的磁场作用下,自由电子受到洛伦兹力的作用,发生弯曲,并在材料中形成电流分布不均匀的情况。

由于电流的分布不均匀,导致在材料中的某个侧面产生电势差,即霍尔电势差。

这个电势差与导电材料的电导率、磁场强度以及电流的关系可以通过以下公式表示:$$V_H = R_H \\cdot I \\cdot B$$其中,V H为霍尔电势差,R H为霍尔系数,I为通过导体的电流,B为垂直于电流方向的磁场强度。

3. 霍尔效应的应用霍尔效应具有许多实际应用,以下列举几个常见的应用:3.1 磁场传感器霍尔效应被广泛应用于磁场传感器中。

利用霍尔效应,可以通过测量霍尔电势差来确定磁场强度。

磁场传感器常用于测量磁场的方向和大小,广泛应用于导航、磁条读取、车辆制动系统等领域。

3.2 电流传感器由于霍尔效应与电流大小有关,可以利用这一特性设计电流传感器。

电流传感器可以测量通过导线的电流大小,并将其转化为电压输出。

电流传感器在电力系统、电动车辆以及智能家居等领域起着重要的作用。

3.3 速度测量霍尔效应也可以用于测量物体的速度。

一种常见的应用是在计算机硬盘驱动器中,利用霍尔传感器来测量磁盘的旋转速度。

通过测量旋转磁场产生的霍尔电势差,可以确定磁盘的旋转速度。

3.4 开关霍尔效应也可以用于设计开关。

当磁场与霍尔传感器接触时,产生的电势差可以触发开关动作。

这种开关常用于电子设备中的接近传感器、磁性门锁等。

3.5 电流变送器霍尔效应可用于制造电流变送器,用于将测量电流转换为标准电信号输出。

论述霍尔效应的原理及应用

论述霍尔效应的原理及应用

论述霍尔效应的原理及应用1. 霍尔效应的原理霍尔效应是指在一个导体中,当有电流通过时,垂直于电流方向的磁场作用下,会在导体两侧产生电压差。

这种现象被称为霍尔效应,其原理可以用以下几点解释:•首先,当电流通过导体时,导体内部的电子发生偏移,使得导体的一侧带正电荷,而另一侧带负电荷。

•其次,在磁场的作用下,电子会受到洛仑兹力的作用,从而发生偏转。

这个力作用的方向与电荷、电流和磁场的方向有关。

•最后,这种电子的偏转导致在导体两侧形成电子密度的差异,进而形成电压差。

霍尔效应的数学表达式为:$$V_H = B \\cdot I \\cdot R_H$$其中,V H为霍尔电压,B为磁感应强度,I为电流,R H为霍尔系数。

2. 霍尔效应的应用霍尔效应的发现和应用,对现代电子和磁学领域有着重要的贡献。

以下是一些霍尔效应的应用:2.1 磁场测量通过测量霍尔电压,可以间接地测量磁场的强度。

当将霍尔元件放置在磁场中时,磁场的强度越大,霍尔电压也会随之增加。

这种特性可以用于磁场传感器、磁力计和磁场测量设备中。

2.2 电流测量霍尔效应也可以用于电流的测量。

通过测量霍尔电压和已知的霍尔系数,可以计算出通过导体的电流大小。

这种测量方法被广泛应用于电流表、电子设备和电力系统中。

2.3 位置检测利用霍尔效应,可以实现对物体位置的检测。

在某些应用中,将霍尔元件放置在移动物体的位置上,当物体经过时,由于磁场的变化导致霍尔电压发生变化,从而可以检测物体的位置。

2.4 速度测量基于霍尔效应,可以测量物体的速度。

当物体运动时,通过测量霍尔电压的变化,可以推断出运动物体的速度。

这种方法在汽车、飞机、自动化系统中得到广泛应用。

2.5 开关控制霍尔效应也可以用于开关的控制。

当将霍尔元件与磁铁结合使用时,当磁铁靠近或远离霍尔元件时,由于磁场的变化,霍尔电压也会发生变化。

利用这一特性,可以实现磁敏开关和磁感应控制。

以上只是霍尔效应应用的一些例子,实际上,霍尔效应还在各个领域有着广泛的应用,例如:电动车、计算机硬盘、交通信号灯等。

霍尔效应的原理和实际应用

霍尔效应的原理和实际应用

霍尔效应的原理和实际应用1. 霍尔效应的基本原理霍尔效应是指当电流通过一片材料时,垂直于电流和磁场方向的电势差产生的现象。

这个效应由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年首次发现和描述。

霍尔效应的基本原理可以归纳为以下几点:•高斯定律:磁感应强度的切线积分等于通过封闭曲面的磁通量除以该曲面的反面积。

•洛伦兹力:电荷在磁场中受到的力与电荷的速度和磁感应强度的乘积成正比。

•霍尔电流:电流通过导体时,由于相互作用,电荷会聚集在导体的一侧,产生一个电势差。

基于以上原理,当电流通过一片材料时,垂直于电流方向施加一个磁场,就会产生垂直于电流和磁场的电势差。

这个电势差称为霍尔电压,常用符号为VH。

2. 霍尔效应的公式霍尔电压(VH)与电流(I)、磁感应强度(B)、导体材料的特性有关。

霍尔效应的公式可以表示为:VH = RHBID其中,RH是霍尔系数,表示导体材料的本征特性;B是磁感应强度;I是电流;D是导体的厚度。

3. 霍尔效应的实际应用霍尔效应在现实生活中有着广泛的应用,以下列举了其中几个重要的应用领域:3.1 汽车工业霍尔效应被广泛应用于汽车工业中的转速测量和位置检测。

其原理是利用霍尔传感器测量转子旋转产生的磁场变化来检测发动机转速和位置。

这种测量方法因为具有高精度、快速响应和无接触的特点,因此在汽车电子系统中得到了广泛应用。

3.2 磁存储器霍尔效应在磁存储器中起着重要作用。

由于霍尔效应能够测量磁场的强度和方向,因此可以用来读取和写入磁存储器中的数据。

这种应用在磁盘驱动器和磁带等存储设备中非常常见。

3.3 传感器技术霍尔效应传感器已经广泛应用于各种测量和控制系统中。

例如,霍尔传感器可以用来测量电流、磁场、速度和位置等物理量。

它们具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应快和可靠性好等优点,被广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗设备等领域。

3.4 电子设备霍尔效应在电子设备中也有着一定的应用。

例如,霍尔开关可以用来控制电路的开关状态,这种开关具有无触点、可靠性高和寿命长的特点,被广泛应用于电路保护和电源管理等领域。

霍尔效应原理

霍尔效应原理

霍尔效应原理霍尔效应原理是指在导体中通过存在磁场时,垂直于电流方向和磁场方向的方向上会产生一种电势差现象,这个现象被称为霍尔效应。

霍尔效应主要应用于传感器、磁场测量和电流测量等领域。

本文将详细介绍霍尔效应的原理、应用和发展。

一、原理1. 基本概念霍尔效应是由物理学家愛德溫·赫爾(Edwin Hall)在1879年首次发现的。

在一块导体中,正如导体移动的电荷体现为电流一样,霍尔效应是电流运动所引起的电荷堆积所产生的电势差。

这种电势差与导体垂直方向上的磁场大小和电流大小有关。

2. 工作原理当一个导体上有电流通过时,电子会受到洛伦兹力的作用而偏转。

洛伦兹力使电子在一侧堆积,另一侧产生电荷的亏损。

这种电势差的产生导致了电子的漂移,最终达到电势差平衡,同时垂直方向也会产生Hall电压(霍尔电压)。

霍尔电压与洛伦兹力的大小和电子漂移的速度成正比,与导体上的电流和磁感应强度成正比。

二、应用霍尔效应在电子技术和传感器领域有着广泛的应用。

1. 传感器基于霍尔效应的磁场传感器广泛应用于测量和检测领域。

通过检测电势差和磁场的大小,可以测量磁场的强度和方向。

这种传感器可以用于车辆导航、位置检测和磁性材料的测试等。

2. 电流测量霍尔效应也可用于测量电流的大小。

通过将电流通过一个导线并使其与磁场垂直,可以测量电流大小。

这种电流传感器常用于电子设备、电机控制和电力系统中。

3. 锁相放大器霍尔效应的原理被应用于锁相放大器。

锁相放大器是一种用于测量弱信号的仪器。

通过将霍尔元件置于电路中,可以实现对信号的放大和检测,从而提高系统的灵敏度和精度。

三、发展随着技术的发展,霍尔效应的应用越来越广泛,同时也出现了一些改进和发展。

1. 高精度磁场传感器目前,磁场传感器不仅能够测量磁场的大小,还可以提供更高的精度和稳定性。

这些传感器不仅应用于物理磁场测量,还广泛用于生物医学、地质勘探与导航等领域。

2. 三维测量近年来,研究人员还开发出了用于进行三维磁场测量的霍尔传感器。

霍尔效应及其应用实验原理

霍尔效应及其应用实验原理

霍尔效应及其应用实验原理霍尔效应是一种利用材料内部自由电子的磁场运动所引起的电压现象,也是一种用来测量磁场强度和磁场方向的技术。

该效应可以在所有导体材料中观察到,尤其是在半导体材料中表现出更为复杂的特性。

霍尔效应的实验原理是:当一个导体材料处于垂直于磁场方向的磁场中,自由电子的运动受到磁场的力作用而偏向一侧,形成电荷分离,从而产生电势差,这个电势差称为霍尔电势差。

霍尔电势差与磁场的大小和电流的方向有关。

一般来说,当电流方向与磁场垂直时,霍尔电势差达到最大值;当电流方向与磁场平行时,霍尔电势差为零。

霍尔效应在实际应用中有着广泛的用途,包括测量磁场强度和方向、测量导体材料内部自由电子浓度、测量射线辐照量等。

在半导体材料中,霍尔效应可以用来测量载流子类型、载流子浓度以及半导体的类型等。

在实验中,霍尔效应的应用可以通过霍尔元件进行。

霍尔元件通常是一个纯半导体片,在片的交叉口处引入掺杂杂质,使其形成p型和n型结构,从而形成一个p-n结。

当通过霍尔元件的电流和磁场垂直时,就可以观察到霍尔电势差的产生。

具体实验步骤如下:1.准备霍尔元件。

将霍尔元件插入电路板的插孔中,连接元件的负载电阻。

2.设置磁场。

将磁铁放在电路板上方并打开电源,调整磁铁的位置和方向,使磁场垂直于霍尔元件。

3.测量电压。

开启电源,调节电流大小,记录不同电流下霍尔电压的大小和方向。

4.绘制图表。

将电流和霍尔电压数据绘制成图表,根据图表分析霍尔电势差与电流和磁场的关系。

霍尔效应具有广泛的应用前景,特别是在微电子工业中,可以用来测量半导体性能和器件参数,从而提高半导体器件制造的精度和可靠性。

霍尔效应的原理应用

霍尔效应的原理应用

霍尔效应的原理应用1. 霍尔效应简介霍尔效应是指在垂直于电流方向的磁场中,当通过导体中有电流时,会在导体两侧产生电势差的现象。

这一现象的基础是由美国物理学家愛德蒙·霍尔(Edwin Hall)于1879年首次发现和描述的。

2. 霍尔效应原理霍尔效应是基于磁场对电荷运动轨迹的影响而产生的。

当电荷在垂直于电流方向的磁场中运动时,受到洛伦兹力的作用,导致电荷受力方向发生偏转。

这种偏转会导致产生垂直于电流方向和磁场方向的电势差,即霍尔电压(VH)。

该电势差与电流方向、磁场强度以及材料的特性有关。

3. 霍尔效应的应用领域霍尔效应在许多领域都有广泛的应用。

3.1 传感器领域•磁场传感器:利用霍尔效应可以测量磁场强度,因此可应用于磁场传感器的设计。

磁场传感器可用于测量地磁场、检测运动物体、制作磁罗盘等。

•流速传感器:通过在流体中嵌入霍尔效应芯片,可以测量流体流速。

这种传感器广泛应用于汽车、船舶、工业流体控制等领域。

3.2 磁存储领域•磁存储器件:霍尔效应可用于读取磁存储材料中的信息。

磁盘驱动器和磁卡等设备中的磁头就是通过测量霍尔电压来读取磁场信息。

3.3 汽车电子领域•刹车系统:霍尔效应传感器常用于测量车轮转速,以判断车辆是否需要刹车。

这在车辆的安全性控制中起着重要作用。

•方向盘力矩传感器:霍尔效应可用于测量方向盘力矩,以检测驾驶员对方向盘的施力情况。

3.4 其他领域•电源管理器件:利用霍尔效应芯片可以测量电流,用于电源的电流保护和管理。

•医疗器械:霍尔传感器可应用于医疗设备中,如血氧仪、心脏起搏器等。

4. 霍尔效应的优势和局限性4.1 优势•非接触性:霍尔效应传感器不需要与被测物理量直接接触,因此能够防护传感器的寿命。

•高灵敏度:霍尔效应传感器对磁场变化非常敏感,能够提供精确的测量结果。

•高可靠性:霍尔效应传感器具有稳定性和长寿命的特点,适用于长期使用。

4.2 局限性•温度影响:霍尔效应传感器的输出受温度变化的影响较大,需要进行温度补偿。

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霍尔效应的原理及其应用 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
霍尔效应的原理及其应用
蒲紫 13级生物医学工程
【摘要】从霍尔效应的发现开始,系统阐述了霍尔效应的原理、可测量的物理量,并介绍了目前霍尔效应在实际中的应用,同时介绍了霍尔效应的新进展。

【关键词】霍尔效应;实际应用;测量;新进展
霍尔效应已有100多年的发展史,
在此期间,对霍尔效应的研究,科
学家们从没有停止过。

霍尔效应是
霍普斯金大学研究生霍尔1879年发
现的,它属于电磁效应的一种,但
又区别于传统的电磁效应。

当电流
通过导体且外加磁场方向与电流方
向垂直时,在与磁场和电流均垂直
的方向上便会产生一附加电场,于
是,导体的两端便会产生电势差,
这一现象就是霍尔效应,这个电势
差一般也被称作霍尔电势差。

[1]
1 霍尔效应原理
一个由半导体材料制成的霍尔元件
薄片,设其长、宽、厚分别为
l,b,d。

将其放在如图1所示的垂直
磁场中,沿3,4两个侧面方向通以
电流,大小为 I。

由于洛伦兹力Fm
的作用使电子运动轨迹发生偏转,
造成电子在霍尔元件薄片的1侧聚
集过量的负电荷,2侧聚集过量的正
电荷。

因此在薄片内部产生了由2
侧指向1侧的电场E
H
,同时电子还
受到与洛伦兹力反向的电场力 F
H

作用。

当两力大小相等时,电子的
累积和聚集便达到动态平衡。


时,在霍尔元件薄片1,2两侧之间
将会产生稳定的电压U
H。

如果半导体中电流I是均匀且稳定
的,可以推导出:
U H =R
H
IB/ d =K
H
IB
式中:R
H 为霍尔系数,K
H
称为霍尔元
件灵敏度。

它表示霍尔元件在单位磁感应强度作用和单位工作电流控制下,霍尔电极开路时,产生霍尔电势的大小,其单位为(伏特/安培·特
斯拉).
K
H
不仅与霍尔元件的材料电学性质有关,也与其几何尺寸有关.对于一
个确定的霍尔元件,K
H
是一个常数。

[2]-[3]
2测量误差及消除方法
不等位电势和热能流引起的不等位电势
通过霍尔效应测量物理量,主要是通过测量霍尔电势差所达到。

在霍尔效应产生的同时,会产生系统误差,其主要来源为伴随霍尔效应产生的各种其他效应 ,它们对测量的准确度影响很大。

因此,系统误差的处理成了霍尔效应测量中的一个重要问题。

热能流实质是载流子的热扩散运动。

这种扩散运动是定向的,故热能流是一种热扩散电流。

因此有热能流通过霍尔元件时与电流一样,也会产生不等位电势。

通过霍尔片的电流方向的改变时,测得电压值会发生变化。

电流在某个方向测得电压总比其反向时的电压大。

这是因为测出的不等位电势实质上是电流和热能流引起的两种不等位电势的迭加。

随着电流方向的改变,所测得的不等位电势的值会不同,并且总是电流在某个方向时测得的电压大于其反向时测得的电压。

系统误差的处理方法[4]
直流测量中系统误差的处理
在直流测量中,要消除各种伴随效应带来的系统误差,则根据各种效应所产生的电势的方向特点,分别改变电流和磁场的方向,测出各组电流及磁
场的方向所对应的电压值V1、V2、V3和V4,然后求取平均值,即:
V
H
=(V1+V2+V3+V4)/4
交流法测量中系统误差的处理
使用交流电时霍尔电压是交变电压,要用交流毫伏表或交流电位差计测量。

而能斯托电压、里纪-勒杜克电压和热能流引起的不等位电压是直流电压,故不会影响测量结果。

但不等位电压V0仍有影响。

处理方法:测量正反电流方向电压,取平均值,即:
V H =(V

+V

)/2
这样可以消除不等位电压V0的影响,从而精确地获得霍尔电压。

3霍尔效应可测量的电量
其中霍尔元件以它体积小、结构简单、精度高、线性度好、成本低等
优点在科学实验和工程技术中得到
了广泛的应用。

[5]-[6]
通过对电压的测量,可间接对磁
场、电流、负载功率等非电压量进
行测量,制成磁场计等测量工具。

4.霍尔效应的实际应用
霍尔效应应用广泛,其在周围环境
磁场的测量、杨氏模量的测量、地
下变形监测仪器系统,甚至是在核
电厂均有应用。

[7]-[10]在电子测量领域,利用霍尔效应制成的测量器件
更是不胜枚举。

霍尔钳形电流表
载流线圈是电工设备以及机械加工
中必不可少的装置,它也是科学研
究和工程问题中最常用的一种磁体[11]-[12]
用环形导磁材料作成铁芯,套在被测电流流过的导线上,如图2所示.电流感生的磁场聚集在铁芯中.在铁芯上开一个与霍尔元件厚度相等的气隙,并将线型霍尔元件紧紧地夹在气隙中间,霍尔集成电路就输出与被测
电流成正比的霍尔电势U
H =K
H
IB=
K'II0.式中I为工作电流,I0为被测电流.近十多年来,根据这一原理制成霍尔
钳形电流表,可以测量高达2 000 A 的电流.电流波形可以是100 kHz的正弦波和电工技术较难测量的高频
窄脉冲,低端可以是直流电.由于测
量回路与主回路隔离,具有测量精确度高,不需切断电路电流,功耗低等
优点.
磁场计[13]
将用霍尔元件制成的探头置于待测
磁场中,并输入一定的工作电流I,则有霍尔电势U
H
= K
H
IB输出。

通过对
电流和电压的测量,即可得到磁场
强度。

其装置如下:
具体的操作步骤为:
(1)将霍尔片竖直固定于一圆柱形筒内,将筒置于一圆心处挖去一合适大小面积的量角器
中,标出霍尔片法线方向在量角器上对应的角度。

(2)连接好电路,给霍尔片通一小的
工作电流Is(小于10 mA)。

(3)将霍尔片放置于未知磁场的某一点,令其法线在水平面内转动一周,
观察霍尔电压的变化。

(4)记下最大霍尔电压值(U
H
)max,此
时由公式B=(U
H
)max/(k
H
Is)算出的磁感强度值即为该点磁场的大小;记下量角器上霍尔片的法线方向对应的
角度,即为该点磁场的方向。

(5)改变霍尔片的位置,重复(3)、(4)步骤,即可测得二维空间中各点的磁场大小及方向。

(6)如果在某点垂直方向上将霍尔片法线转动一周,即可测得三维空间各点磁场的大小及方向。

对弱磁场进行检测时,可以采用高磁导率的磁性材料集中磁通(集束器)
来增强磁场强度以方便测量.因霍尔元件尺寸极小,可进行多点检测,由
计算机进行数据处理,得到磁场的分布状态,测量精度可从1%到%.
5小结
霍尔效应的发现无疑为电子测量方法开拓了新的领域。

其在各行各业对不同物理量的测量的应用也数不胜数。

根据霍尔效应制成的各类仪表也在各个测量领域得到广泛使用。

但对霍尔效应测量的系统误差的消除方法还有待提高,以减小测量误差。

基于霍尔效应的各类仪表还需投入更多研究。

参考文献:
【1】刘战存,郑余梅.霍尔效应的发现[J].大学物理,2007,26(11):52【2】彭子龙,张艺耀,李一楠,等. 基于霍尔效应弱磁场测量装置的研制与应用[J]. 现代电子技术,2016,39(7):156.
【3】江铭波,阎旭东,徐国旺. 霍尔效应及霍尔元件在物理量测量中的应用[J].
湖北工业大学学报,2011,26(2):143
【4】么强,赵保利. 霍尔效应测量中的系统误差及其处理[J]. 内蒙古农业大学学报,2008,29(1):212-213
【5】卢志才,米东,徐章遂.一种新的弱磁场检测方法研究[J].仪表技术,2010(9):67.
【6】刘雪梅.霍尔效应理论发展过程的研究[J].重庆文理学院学报(自然科学版),2011,30(2):41 44.
【7】李哲昀,李青,王燕杰. 基于霍尔效应的地下变形监测仪器系统[J].2016,4
【8】张铭杨,邵明辉,王德利,魏显起. 基于霍尔效应的杨氏模量测量实验改进[J]. 枣庄学院学报,2013,30(5)
【9】王玉清,张博. 用霍尔效应实验仪测量周围环境磁场的探究[J]. 延安大学学报( 自然科学版),2011,30(6)
【10】李小泉,徐广学. 基于霍尔效应的转速传感器在核电厂的应用[J].
电子技术与软件工程.24
【11】潘启军,马伟明,赵治华,等.磁场测量方法的发展及应用[J].电工技术学报,2005,20(3):713
【12】姜志鹏,赵伟,屈凯峰.磁场测量技术的发展及其应用[J].电测与仪表,2008,45(4):15
【13】吴魏霞,杨少波,张明长.一种霍尔效应测量磁场的设计方法[J].
大学物理实验,2010,23(5):3840。

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