霍尔效应(北京科技大学物理实验报告)完整版
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告一、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器，测量霍尔电压和电流等物理量。
二、实验原理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，这一现象就是霍尔效应。
设导体中载流子的电荷量为 q ，定向移动的平均速率为 v ，导体的宽度为 b ，厚度为 d ，磁场的磁感应强度为 B 。
当电流 I 通过导体时，载流子受到的洛伦兹力为 F ＝ qvB 。
在洛伦兹力的作用下，载流子会发生偏转，从而在导体的上下两端面之间产生电势差 U ，这个电势差就是霍尔电压。
当载流子受到的洛伦兹力与电场力平衡时，霍尔电压达到稳定值。
此时有 qvB ＝ qE ，其中 E 为电场强度。
又因为电流 I ＝ nqSv ，S ＝bd ，n 为单位体积内的载流子数，所以可得霍尔电压 U ＝ BI ／（nqd) 。
通过测量霍尔电压 U 、电流 I 、导体的厚度 d 以及已知的磁感应强度 B ，可以计算出载流子的浓度 n 。
如果已知载流子的浓度 n ，则可以通过测量霍尔电压 U 和电流 I 来计算磁感应强度 B 。
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、连接实验仪器，将霍尔元件放置在磁场中，确保磁场方向与霍尔元件平面垂直。
2、调节直流电源，给霍尔元件通以一定的电流 I ，记录电流值。
3、用特斯拉计测量磁场的磁感应强度 B ，记录测量值。
4、测量霍尔电压 U ，分别改变电流 I 的方向和磁场 B 的方向，测量多组数据。
5、记录实验数据，包括电流 I 、磁场 B 、霍尔电压 U 以及它们的正负方向。
五、实验数据记录与处理｜电流 I（mA）｜磁场 B（T）｜霍尔电压 U1（mV）｜霍尔电压 U2（mV）｜霍尔电压 U3（mV）｜霍尔电压 U4（mV）｜平均霍尔电压 U（mV）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 500 ｜ 050 ｜ 156 ｜－158 ｜－157 ｜ 155 ｜ 1565 ｜｜ 500 ｜ 100 ｜ 312 ｜－315 ｜－313 ｜ 310 ｜ 3125 ｜｜ 1000 ｜ 050 ｜ 315 ｜－318 ｜－316 ｜ 313 ｜ 3155 ｜｜ 1000 ｜ 100 ｜ 625 ｜－628 ｜－626 ｜ 623 ｜ 6255 ｜根据霍尔电压的计算公式 U ＝ BI ／（nqd) ，由于 B 、I 、d 已知，可以计算出载流子的浓度 n 。
大学物理实验报告霍尔效应
大学物理实验报告霍尔效应一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。
2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、电流等物理量。
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场，这种现象称为霍尔效应。
2、霍尔电压产生的横向电场导致薄片两侧出现电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$ 。
霍尔电压的大小与通过薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝＼frac{R_H IB}｛d}＄其中，＄R_H$ 称为霍尔系数，它与半导体材料的性质有关。
3、磁场的测量若已知霍尔系数＄R_H$ 、通过的电流＄I$ 以及霍尔电压＄U_H$ ，则可以计算出磁感应强度＄B$ ：＄B ＝＼frac{d U_H}｛R_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、实验内容与步骤1、仪器连接将霍尔效应实验仪的各部分按照说明书正确连接，确保线路接触良好。
2、调节参数（1）调节励磁电流，使磁场达到一定强度。
（2）调节工作电流，使其在合适的范围内。
3、测量霍尔电压（1）保持励磁电流不变，改变工作电流，测量不同工作电流下的霍尔电压。
（2）保持工作电流不变，改变励磁电流，测量不同励磁电流下的霍尔电压。
4、数据记录将测量得到的电流、霍尔电压等数据准确记录在表格中。
五、实验数据记录与处理1、数据记录表格｜工作电流 I （mA) ｜励磁电流 IM （A) ｜霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜ 100 ｜ 050 ｜ 250 ｜｜ 150 ｜ 050 ｜ 375 ｜｜ 200 ｜ 050 ｜ 500 ｜｜ 250 ｜ 050 ｜ 625 ｜｜ 100 ｜ 100 ｜ 500 ｜｜ 100 ｜ 150 ｜ 750 ｜｜ 100 ｜ 200 ｜ 1000 ｜2、数据处理（1）根据实验数据，绘制霍尔电压＄U_H$ 与工作电流＄I$ 的关系曲线，分析其线性关系。
霍尔效应实验报告【精品】
以下是给大家整理收集的霍尔效应实验报告，仅供参考。
实验内容:1. 保持不变，使Im从0.50到4.50变化测量VH.可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。
在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B， +IVH=V1—B， +VH=-V2—B，—IVH=V3+B， -IVH=-V4VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.174.0012.734.5014.34画出线形拟合直线图：Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.1 6 0. 64B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.999 0. 95 9 <0.00012.保持IS=4.5mA ,测量Im—Vh关系VH=(|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.4.790.6.900.2507.980.3009.550.35011.060.12.690.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0. 89 0. 55B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 <0.0001基本满足线性要求。
霍尔效应实验报告优秀4篇
霍尔效应实验报告优秀4篇实验四霍尔效应篇一实验原理1．液晶光开关的工作原理液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。
TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。
棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。
玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。
上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。
然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。
理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。
取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。
在未加驱动电压的情况下，来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。
这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。
在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。
于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。
从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。
这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。
由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。
霍尔效应实验大学实验报告
霍尔效应实验大学实验报告1. 理解霍尔效应的基本原理；2. 学会使用霍尔效应实验装置进行实验操作；3. 探究霍尔效应与磁场强度、电流强度、导体材料等因素的关系；4. 提高实验数据处理和分析能力。
实验原理：霍尔效应是指当导体中有电流通过时，如果垂直于电流方向加上一个外加磁场，则导体中会产生一个横向的电势差，其大小与电流强度、磁场强度和导体材料有关。
实验步骤：1. 搭建实验装置：将霍尔元件固定在金属板上，接上电源和电流表，并连接到示波器中；2. 调节电源使电流稳定在一定数值；3. 调节示波器观察电势差的波形，并记录其峰值；4. 改变电流和磁场强度，重复步骤3；5. 改变导体材料，重复步骤3；6. 整理实验数据，进行数据处理和分析。
实验结果与分析：通过实验观察得到的数据可以发现，电势差的大小与电流强度、磁场强度和导体材料有关。
当电流强度增大时，电势差也会增大，这是因为更多的电子受到洛伦兹力的作用而产生移动；当外加磁场增大时，电势差也会增大，这是因为磁场的增大会增强洛伦兹力的作用；不同导体材料的霍尔系数也不同，表现出不同的电势差，这是由于导体的载流子类型和密度不同导致的。
实验讨论：本实验中，由于实验条件和设备有限，实验结果可能存在一定误差。
例如，电流表的精度限制、示波器的灵敏度等都会对实验结果产生影响。
此外，在实验中应注意控制实验环境，避免外界因素对实验结果的影响。
结论：通过本实验，我们深入了解了霍尔效应的基本原理，掌握了使用霍尔效应实验装置进行实验操作的方法。
实验结果表明，霍尔效应与电流强度、磁场强度和导体材料有关。
实验效果与预期一致。
实验过程中，我们还提高了实验数据处理和分析的能力。
附：实验数据和处理结果表格实验数据表：电流强度（A）磁场强度（T）导体材料电势差（V）0.5 0.2 铜0.031.0 0.4 铜0.061.5 0.6 铜0.090.5 0.2 铝0.021.0 0.4 铝0.041.5 0.6 铝0.06数据处理结果：1. 绘制电势差随电流强度变化的曲线图；2. 绘制电势差随磁场强度变化的曲线图；3. 绘制不同导体材料电势差的柱状图。
【实验报告】霍尔效应实验报告
【实验报告】霍尔效应实验报告霍尔效应实验报告实验内容:1. 保持不变，使Im从0.50到4.50变化测量VH.可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。
在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B，+IVH=V1B，+VH=-V2B，IVH=V3+B，-IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.1712.734.5014.34画出线形拟合直线图：Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 0.00012.保持IS=4.5mA ,测量ImVh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.060.4000.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 0.0001基本满足线性要求。
霍尔效应实验报告（共8篇）
霍尔效应实验报告（共8篇）篇一：霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vhis，vhim曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、励磁电流im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、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。
5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
二．实验原理：1、霍尔效应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，从本质上讲，霍尔效应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。
如右图（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（称为控制电流或工作电流），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。
由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。
随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，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eh，相应的电势差称为霍尔电压vh。
设电子按均一速度向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量，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feeehevh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，flfe vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为isne （2）由（1），（2）两式可得 vhehl ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（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rh1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh/ （4）式中为材料的电阻率、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。
霍尔效应实验报告
霍尔效应实验报告霍尔效应实验⼀、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VH —Is，VH—I M曲线，了解霍尔电势差VH与霍尔元件⼯作电流Is，磁场应强度B及励磁电流IM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。
⼆、实验仪器霍尔效应实验仪和测试仪三、实验原理运动的带电粒⼦在磁场中受洛仑兹⼒的作⽤⽽引起偏转，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（霍尔电场），这就是霍尔效应的本质。
由于产⽣霍尔效应的同时，伴随多种副效应，以致实测的霍尔电场间电压不等于真实的VH值，因此必需设法消除。
根据副效应产⽣的机理，采⽤电流和磁场换向的对称测量法基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。
具体的做法是Is和B（即I M）的⼤⼩不变，并在设定电流和磁场的正反⽅向后，依次测量由下⾯四组不同⽅向的Is和B（即I M）时的V1，V2，V3，V4，1）+I s+B V12）+I s-B V23）-I s-B V34）-I s+B V4然后求它们的代数平均值，可得：44 32 1V VVVVH-+-=通过对称测量法求得的VH误差很⼩。
四、实验步骤1.测量霍尔电压VH与⼯作电流Is的关系1）先将Is，I M都调零，调节中间的霍尔电压表，使其显⽰为0mV。
2）将霍尔元件移⾄线圈中⼼，调节IM =0.45A，按表中所⽰进⾏调节，测量当I M正(反)向时, I S正向和反向时的V H值填⼊表1，做出VH -IS曲线。
表1 VH-IS 关系测量表 IM =0.45A2．测量霍尔电压V H与励磁电流I M的关系1）先将Is调节⾄4.50mA。
2）调节励磁电流I M如表2，分别测量霍尔电压V H值填⼊表2中。
3）根据表2中所测得的数据，绘出I M—V H曲线表2 V H—I M关系测量表I S =4.50mA五、实验结论1、当霍尔电压保持恒定，改变励磁电流时，测量得到的霍尔电压随励磁电流的增加⽽增加，通过作图发现⼆者之间也满⾜线性关系。
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霍尔效应
2019年10月8日一、实验目的
学习霍尔效应原理和霍尔效应实验中的副效应及其消除方法。
学习确定半导体试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率的方法。
二、实验仪器
QS-H型霍尔效应实验组合仪，半导体（硅）样品，导线等。
三、实验原理
由于洛伦兹力的作用，电荷出现横向偏转并在样品边界处累积，产生一个横向的电场E。
当载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等时，样品两侧电荷累积达到动态平衡，此时，即
（）
如果N型半导体薄片的载流子浓度为n，样品薄片宽度为b，厚度为d，则有
（）
由（1）（2）可得
（）
式中，称为霍尔系数，单位
若待测半导体材料只有一种载流子导电且所有载流子具有相同的漂移速度，则载流子浓度n为
（）
若考虑载流子的速度统计分布，能带结构等因素，需引入的系数
载流子的迁移速率为
（）
为样品的导电率
（）
式中，为样品电阻率；为A、C电极间的距离（如图1所示）；为样品的横截面积；为通过样品的电流；为在零磁场下A、C间的电压。
图（1）
输入输出输入
图（2）
四、实验步骤
1、线路连接，如图2所示
2、保持磁场（即励磁电流）大小不变，改变霍尔电流大小的大小，测绘霍尔电压与电流关系曲线。
取，电压测量开关选择，分别改变和换向开关方向，将测量数据填入表1中。
3、保持样品电流不变（）改变励磁电流的大小，测量霍尔电压与磁场的关系曲线。
电压测量开关选择，分别改变和换向开关方向，将测量数据填入表2中。
4、根据以上和曲线验证在磁场不太强时霍尔电压与电流和磁场的关系。
，已知。
5、根据测量电路中的电流、磁场、霍尔电压及测量数据的正负，判断导体的导电类型。
6、在零磁场（）下，取，电压表开关合向测A、C间的电压，数据计入表3中。
五、数据处理
根据表1、表2数据分别做出、关系图如图1、图2所示：
图1
图2
1、由式（3）和式得
已知,
由图1中关系，知
当时，
故
由图2中的关系，知
当时，
故
根据计算得，在控制变量实验得两种控制方案中所得结果相等：
2、如图（1）所示，、B的方向对应实际实验中、的方向，实验测得, A侧电位低于A`，由右手定则可判断载流子类型为N型，载流子为电子，其电荷
则载流子浓度
3、电导率
，，，
测出
故
4、迁移率
六、分析与讨论
与磁场B的方向及热流有关
与磁场B的方向及热流有关
1/2（+）=+，1/2（+）=-（+）测量与时，磁场B的方向未发生变化
测量与时，磁场B的方向未发生变化
根据表1霍尔电压与霍尔电流的关系可处理出下表（表3）
对比表3与表4可知，热流受到霍尔电流的影响，且该影响并非简单的线性关系。
可以通过对霍尔电流进行分段进行进一步探究性研究，根据已有数据初步判断可以选择I=5mA与I=7mA作为界点分成三个区间探究霍尔电流对热流的影响。