霍尔效应测磁场
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。
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
霍尔效应测螺线管中的磁场(共15张PPT)
X（cm） 0
±1.0 ±2.0 ±3.0 ±4.0 ±5.0 ±6.0 ±7.0
B（mT）
X（cm） ±8.0 ±9.0 ±10.0 ±11.0 ±11.5 ±12.0 ±12.5 ±13.0
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B（mT）
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思考与作业
• 根据测量数据研究UH~I的关系，并用作 图法求出磁感应B的大小
第3页，共15页。
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预备知识
•霍尔效应 •螺线管中的磁场分布
第4页，共15页。
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霍尔效应
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，称为霍尔效应。
当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场 图2 SS495A型集成霍尔传感器
图3 输出电压与磁感应强度的关系图
得到霍尔电压的测量结果
H
大小。 若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则
I(mA)
当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势
差（霍尔电压）。
U =（U - U0 ）/K
图2 SS495A型集成霍尔传感器 图3 输出电压与磁感应强度的关系图
式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电
量q的关系：
RH
1 nq
若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则 U H K H IB 返回
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螺线管中的磁场分布
B (x)0N L IM 2 D 2 (L (L 2 x 2 ) x )2 1 2 2 D 2 (L (L 2 x 2 ) x )2 1 2
• 判断半导体霍尔元件的导电类型
磁场探测器工作原理
磁场探测器工作原理
磁场探测器是一种用于检测周围磁场强度的仪器。
它的工作原理是基于电磁感应定律，也可以通过霍尔效应实现。
在使用电磁感应定律的磁场探测器中，通常使用线圈作为探测元件。
当外部磁场穿过线圈时，磁场的变化将产生电流。
这个电流可以通过线圈上的电压或电阻来检测。
通过测量电流的大小或电压的变化，可以确定磁场的强度。
而利用霍尔效应的磁场探测器则使用霍尔元件作为磁场传感器。
霍尔元件是一种半导体材料，当其受到垂直于电流方向的磁场作用时，将产生一种称为霍尔效应的电势差。
通过测量这个电势差的大小，可以确定磁场的强度和方向。
无论是使用电磁感应定律还是霍尔效应，磁场探测器都可以通过测量电流、电压或电势差来检测周围磁场的强度和方向。
这些探测器广泛应用于磁场测量、磁导航、磁材料测试等领域。
霍尔测试原理
霍尔测试原理霍尔测试原理是指利用霍尔效应来测量电流、电压和磁场的一种方法。
霍尔效应是指在导体中，当有电流通过时，如果将导体放在磁场中，就会产生一种电压，这种现象就称为霍尔效应。
利用霍尔效应可以实现对电流、电压和磁场的测量，因此在电子技术和自动控制领域有着广泛的应用。
首先，我们来看一下霍尔测试原理在电流测量中的应用。
当电流通过导体时，导体中的载流子会受到磁场的作用，导致在导体的一侧产生电荷堆积，而在另一侧产生电荷亏损，从而形成电场。
这个电场就会导致在导体的横向产生霍尔电压，通过测量霍尔电压的大小就可以确定电流的大小。
这种方法可以实现对电流的非接触式测量，而且由于霍尔电压与电流大小成正比，因此测量精度较高。
其次，霍尔测试原理也可以应用在电压测量中。
当导体中有电压时，导体中的载流子受到磁场的作用，同样也会产生霍尔电压。
通过测量霍尔电压的大小，就可以确定电压的大小。
这种方法同样可以实现非接触式测量，并且测量精度较高，适用于对电压进行精确测量的场合。
最后，霍尔测试原理在磁场测量中也有着重要的应用。
当导体放置在磁场中时，导体中的载流子会受到磁场的作用，同样也会产生霍尔电压。
通过测量霍尔电压的大小，就可以确定磁场的大小。
这种方法同样可以实现非接触式测量，并且适用于对磁场进行精确测量的场合。
综上所述，霍尔测试原理利用霍尔效应可以实现对电流、电压和磁场的非接触式测量，测量精度较高，适用于对电流、电压和磁场进行精确测量的场合。
因此，在电子技术和自动控制领域有着广泛的应用。
通过对霍尔测试原理的深入了解和应用，可以实现对电子设备和系统的精确控制和监测，为现代工业的发展提供了重要的技术支持。
霍尔效应仪原理
霍尔效应仪原理
霍尔效应仪原理
霍尔效应仪是一种测量磁场的仪器，它利用霍尔效应来测量电流所受
的磁场强度。
霍尔效应是指在一个导体中，当有电流通过时，如果将
一个垂直于电流方向的磁场加在导体上，那么在导体的侧面会产生一
种电势差，这种现象就是霍尔效应。
霍尔效应仪的主要部件是霍尔元件，它是一种半导体材料，通常是硅
或锗。
霍尔元件的结构是一个长方形的薄片，它的两端接上电极，中
间有一段电流通道。
当电流通过电流通道时，如果在垂直于电流方向
的方向上加上一个磁场，那么在电流通道两侧会产生一个电势差，这
个电势差与磁场的大小成正比，与电流的大小成正比，与电流方向垂直。
霍尔效应仪的工作原理是利用霍尔元件的这种特性来测量磁场的大小。
当电流通过霍尔元件时，如果在垂直于电流方向的方向上加上一个磁场，那么在霍尔元件的两侧会产生一个电势差，这个电势差可以通过
电压表来测量。
由于电势差与磁场的大小成正比，因此可以通过测量
电势差来确定磁场的大小。
霍尔效应仪的优点是测量范围广，可以测量从微特斯拉到几十特斯拉的磁场，而且精度高，可以达到0.1%左右。
此外，霍尔效应仪还具有响应速度快、稳定性好、抗干扰能力强等优点，因此在磁场测量中得到广泛应用。
总之，霍尔效应仪是一种测量磁场的重要仪器，它利用霍尔效应来测量电流所受的磁场强度，具有测量范围广、精度高、响应速度快、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
霍尔效应测磁场
霍尔效应测磁场一直以来，磁场的研究永远是科学界的一个热门课题，这是由于其独特的特性自发地产生、易被改变，它可以用来推动飞机、探测水下物质，也可以用来检测未来可能发生的地震。
除了这些显而易见的功能外，研究人员认为磁场也可能是研究万有引力的一个好的替代方法。
而霍尔效应测磁场的研究也自然而然的随之而来。
霍尔效应是一种物理现象，其原理是当将一个导体放置在磁场内时，芯片会产生电流，这就是霍尔效应。
这种效应的应用可以帮助研究者们测量准确的磁场值。
在研究磁场时，霍尔效应测磁场法一直备受关注。
这是因为霍尔效应测磁场法有很多自动化特征，而且能够测量在比较小的范围之内的精确磁场值，开发出一种小型、可移动的设备也变得非常容易。
霍尔效应测磁场法的技术已经大大的提高了磁场的测量和分析的能力，并且使得研究者们可以在更小的空间范围内，更快速的测量出更加精确的磁场值。
而且霍尔效应测磁场法还拥有自动化律性，设备内部的控制和软件也可以简化磁场数据的处理过程，大大节约了研究者们的宝贵时间。
然而，在霍尔效应测磁场法中仍然存在一些技术上的问题。
虽然这种方法可以测量磁场的精确值，但是它也具有一定的局限性，因为它只能测量某一特定的磁场强度，而没有办法测量磁场的极化状态、强度及水平。
另外一个问题是，因为霍尔效应测磁场法所产生的设备及其组件都是由机械和电子硬件构成的，所以重量较重，并且使用时也要求环境温度必须控制在一个较低的水平。
这就增加了设备的使用不便，也造成了测量精度的下降。
因此，要有效的利用霍尔效应测磁场法，还需要继续做更多的研究，以使设备的结构及其参数能够满足现实的需要，并能够预测磁场的强度变化和极性的变化，以此来解决现在研究磁场方面存在的问题。
总而言之，霍尔效应测磁场法在测磁场研究中起到了很重要的作用，它可以让研究者们更快更准确的测量出磁场变化，对于研究万有引力也可以提供更多的帮助，未来，这种方法会越来越受到重视，并被广泛应用在各种学科领域。
霍尔效应的应用举例及原理
霍尔效应的应用举例及原理简介霍尔效应是指当电流通过载流子密度较高的材料时，在磁场的作用下，产生的电势差现象。
这种效应被广泛应用于各种电子设备和传感器中。
本文将介绍几个应用霍尔效应的实际例子，并解释其原理。
1. 磁场检测器霍尔效应的一个主要应用就是磁场检测器。
通过测量通过材料的电流和磁场之间的关系，可以实时监测磁场的强度和方向。
这种检测器常用于工业控制系统中，用于测量电机、传感器和磁铁生成的磁场。
•磁场强度测量：通过将霍尔元件置于被测磁场附近，可以根据霍尔电压的变化来推导磁场的强度。
由于霍尔效应对磁场的敏感性很高，因此可以非常准确地测量强磁场和弱磁场。
•磁场方向检测：通过在材料中放置多个霍尔元件，并分别测量它们的输出电压，可以判断磁场的方向。
根据霍尔电压的变化规律，可以获得磁场的方向信息。
2. 位置传感器霍尔效应在位置传感器中发挥着重要作用。
通过结合磁场和霍尔效应，可以实现非接触式的位置测量。
•线性位置传感器：线性霍尔元件被用于测量物体相对于传感器的位置。
通过不同位置上的磁场强度的变化，可以确定物体的具体位置。
这种传感器常用于汽车行程传感器、液位传感器等应用中。
•旋转位置传感器：旋转霍尔传感器可以测量物体的角度。
通过将磁场和霍尔元件组合在旋转部件上，可以实时记录旋转部件的位置。
这种传感器被广泛应用于工业自动化以及汽车行程控制系统中。
3. 电流测量器霍尔效应还可以用作电流测量器。
通过测量通过材料的电流和产生的磁场之间的关系，可以实时测量电流的强度。
•直流电流测量：通过将霍尔元件置于电流载流子流动的路径上，可以根据霍尔电势差的变化来测量电流强度。
可以将霍尔元件配合一个伏安表来实现准确的直流电流测量。
•交流电流测量：对于交流电流的测量，通常需要将霍尔元件与其他电路元件（如滤波电感、电容）组合使用，以消除干扰信号。
通过采集霍尔电势差的变化并根据对应的电路设计进行处理，可以实现交流电流测量。
4. 磁力计霍尔效应也常用于制作磁力计，用于测量磁场的强度。
电磁铁磁场强度的测量方法与精度控制
电磁铁磁场强度的测量方法与精度控制引言电磁铁是一种能够产生强大磁场的装置，广泛应用于医疗、科研、工业等领域。
然而，在使用电磁铁之前，精确测量其磁场强度是非常重要的。
本文将介绍几种常用的电磁铁磁场强度测量方法，并探讨如何控制测量精度。
一、磁场强度测量方法1. 霍尔效应测量法霍尔效应是指当闭合电路内有磁场存在时，通过该闭合电路的电流产生的电势差与磁感应强度成正比。
通过将霍尔元件放置在电磁铁附近，可以测量出电磁铁的磁场强度。
2. 磁通计测量法磁通计是一种用于测量磁通量的仪器，可以通过将磁通计放置在电磁铁周围，计算电磁铁产生的磁通量从而得到磁场强度。
磁通计通常采用霍尔效应进行测量。
3. 磁力计测量法磁力计是一种用于测量磁力的仪器，通过将磁力计放置在电磁铁附近，可以测量电磁铁产生的磁力从而推导出磁场强度。
二、精度控制方法1. 仪器校准在进行磁场强度测量之前，对使用的仪器进行校准是非常重要的。
校准可以通过使用标准磁场强度源进行比对，校准仪器的灵敏度和准确性，以确保测量结果的可靠性。
2. 去除外部干扰为了提高测量结果的精度，需要尽可能减少外部干扰的影响。
例如，在进行测量时，应将电磁铁放置在远离电源线和其他磁场干扰源的地方，并且在测量过程中尽量减少外部物体对磁场的干扰。
3. 多次测量取平均值为了进一步提高测量精度，可以进行多次测量并取平均值。
通过多次测量可以减小随机误差的影响，并且通过取平均值可以减小系统性误差的影响，提高测量结果的准确性。
4. 数据处理和分析在进行测量时，需要进行数据处理和分析。
通过对测量数据的分析，可以评估测量结果的可靠性，并且进一步提高测量精度。
结论电磁铁磁场强度的测量是电磁铁应用中的重要环节。
本文介绍了几种常用的磁场强度测量方法，并探讨了一些精度控制的方法。
在实际应用中，根据具体情况选择合适的测量方法，并采取相应的控制措施，可以有效保证测量结果的准确性和可靠性。
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用霍耳效应测量磁场 1879年霍耳在研究生期间，研究载流子导体在磁场中受力作用时发现了霍耳效应。霍耳效应制成的霍耳元件是一种磁电转换元件(又称霍耳传感器)，它具有频率响应宽(从直流到微波)、小型、无接触测量等优点，使它在测试、自动化、计算机和信息处理技术等方面，得到了极为广泛的应用。近年来霍耳效应又得到了重要的发展，冯·克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数的准确性。 【实验目的】 1、了解霍耳效应的机理，掌握其测量磁场的原理。 2、学会用霍耳效应测长直螺线管磁场的方法。 【实验仪器】 螺线管磁场测试仪、长直螺线管磁场装置、双刀换向开关。 【实验原理】 1.霍耳效应及其测磁场的原理
图1 如图1所示，设霍耳元件是由均匀的n型(即参加导电的载流子是电子)半导体材料制成的矩形薄片，其长为L，宽为b，厚为d。如果在沿X轴方向的1、2两端按图所示加一稳
定电压，则有恒定电流HI沿X轴方向通过霍耳元件。1、2间的等位面平行于YZ平面。设3、4是一个等位面，故沿Y轴方向的电流为0。假定电流是由沿X轴负方向、速度为υ的电子运动所形成，电子的电荷为e，而自由电子的浓度(单位体积内的电子数)为n，则电流HI (称为霍耳片的工作电流)可表示为: nevbddtdQIH (1)
若在垂直于薄片的Z轴方向上加一恒定磁场B，沿负X轴运动的电子就受到洛伦兹力Bf的作用: evBfB (2)
Bf的方向指向负Y轴。在此力作用下，电子将向左方平面偏移，右方平面剩余正电荷，结
果形成一个右正左负的电场E。但是，左右两平面的电荷不会进一步的增加，当左右两个平面聚集的电荷所产生的电场对电子的静电作用力Ef(指向Y轴正方向)与洛伦兹力Bf (指
向Y轴负方向)相等时，左右两个平面建立起一稳定的电势差，即霍耳电压HV，电子就能
mv Z 1 Y B
X I v 2 4 3 无偏移地从2向1通过半导体(上述过程在短暂的10-13～10-11s内就能完成)。 此时有如下关系:
BEff 即 evBbVeeEH
再利用式(1)，得到: BIKnedBIbvBVHHHH (3)
式中HK叫做霍耳元件的灵敏度，此式中各个物理量的单位是:HV用mV，HI用mA，B用T(特斯拉)，则HK的单位为mV/(mA·T)，即:毫伏/(毫安·特)。HK值有正负之分，这取决于载流子带电的正负，如果霍耳元件是n型半导体材料制成的，则HK=-1/(ned)；如果霍耳元件是由p型(即参加导电的载流子是空穴)半导体材料制成的，则HK=1/(ned)。由此可知，根据电流HI和磁场B的方向，实验测定出霍耳电压的正负，就可以判定载流子的正负。这是半导体材料研究中的一个重要方法。 由式(3)可知，霍耳电压HV正比于工作电流和HI外加磁场B。显然，图1中3、4两
端电位的高低，或者说HV的方向，即随电流HI换向而换向，也随磁场B的换向而换向。同时还可看出，霍耳电压HV与n，d都成反比。由于半导体内载流子浓度比金属的载流子浓度小，故用半导体作霍耳元件，并且将此元件做得很薄(一般d≈0.2mm)，以便获得易于观测的霍耳电压HV。
如果霍耳元件的灵敏度HK已知，只要测出霍耳电压HV及工作电流HI，即可由式(3)算出待测的磁场B。这就是用霍耳元件测量磁场的基本原理。 但应当指出的是，上述推导过程是一种理想的情况。事实上，在霍耳效应产生的过程中，伴随有各种附加效应产生的附加电压迭加在霍耳电压上，如果忽视这些附加电压，那么计算出的磁感应强度B也就不准确了。 2.附加电压及其消除方法 下面简单分析一下四种附加电压的成因及特点，从而找出消除的方法。
图2(a) 图2(b) (1)不等位电势差V0:原假定，接通电流HI后，霍耳电极3，4在同一等位面上的，如
IH 1 3 2 4 IH 1
3 2 4 图2(a)所示，当磁场不存在时，即使是3、4两种连成回路也没有电势差。但由于半导体材料的不均匀性，在制作时不可能保证3、4两点处在同一等位面上，如图2(b)所示。于是，在没有加磁场时，就有一个由于不等位电势引起的欧姆压降V0，称为不等位电势差。V0的方向与磁场B的换向无关，而随电流换向而换向。当电流自上向下流时，V4＞V3；反之，V4＜V3。 (2)厄廷好森(Etinghausen)Vt：原假定，载流子(电子或空穴)都是以同一速度v在X轴上迁移的，但实际上载流子的速度不相同。速度大的载流子受到的洛伦兹力大，绕大圆轨道运动；速度小的载流子受到的洛伦兹力小，绕小圆轨道运动，导致霍耳元件3、4两端平面，一个平面快载流子较多，另一个平面慢载流子较多。因为快载流子能量较大，慢载流子能量较小，所以快载流子多的平面温度较高，慢载流子多的平面温度较低，3、4两端之间形成温度差。由于霍耳电极(金属)与霍耳片(半导体)的材料不同，根据温差电偶的原理就产生了温差电动势Vt。这种物理现象称为厄廷好森效应。由此产生的
温差电动势Vt的方向与霍耳电势差HV一样，既随B也随HI换向而换向，不能与霍耳电势差分开。 (3)(Nernst)势差VP:由于1、2两端工作电流引线处的焊接点接触电阻大小不同，通X轴方向电流后，在霍耳片1、2两端产生的焦耳热不同，两端的温度就不同。受热流影响，温度高的一端就向温度低的一端扩散载流子，这种载流子也会受到洛伦兹力的作用而发生偏转。在霍耳片3、4两端之间产生热流电势差Vp。这种物理现象称为能斯脱效应。对于一定的霍耳元件来说，两端接触电阻的大小都是确定了的，不论电流的方向如何，温度的相对高低也是一定了的，因而热流的方向也是一定的。因此热流电势
差VP的方向与工作电流HI的方向无关，而随B的换向而换向。 (4)里纪-(Righi-leduc)VS:在上述能斯脱效应的基础产生的热扩散载流子的速度也不相同，于是又如厄廷好森效应那样，在霍耳片3、4两端之间产生一个附加温差电势差VS。这种物理现象称为里纪-勒杜克效应。因为这是由能
斯脱效应附带而形成的，因此VS的方向也如Vp那样与HI无关，而随的B换向而换向。上述
各种效应所产生的电势差的方向与HI及B的方向关系，可用表1简明表示之。
表1 霍耳效应 霍耳电压 （HV） 不等位效应 不等位电压 (0V) 厄廷好森效应 温差电压 (tV) 能斯脱效应 热流电压 （pV） 里纪勒杜克效应 温差电压
（sV）
与HI方向关系 √ √ √ χ χ
与B方向关系 √ χ √ √ √
综上所述，在确定的磁场B与工作电流HI的条件下，实际测量的3、4两端的电压V，不仅包括HV，还包括了0V，tV ， pV和sV 例如，假设B和HI的大小不变，方向如图2所示；又设3、4两端的0V为正，1端的温度比2端高，所测电压为1V，其中包含的各种效应的电压全为正，以后HI，B分别换向测量得出2V，3V，4V ，根据前面分析的各种效应产生的电压的方向与HI，B的方向的关系，可得出如下的表示式: ),(BIH sptHVVVVVV01 (4)
),(BIH sptHVVVVVV02 (5) ),(BIH sptHVVVVVV03 (6) ),(BIH sptHVVVVVV04 (7) 由这四个等式得到: )(44321tHVVVVVV 即 tHVVVVVV)(414321 (8)
其中，厄廷好森效应引起的温差电压Vt无法同时消除，但一般比HV小的多，可以忽略。所以得: )(414321VVVVVH (9) 这就是基本上消除了附加效应之后，霍耳电压的测量计算公式。 在精密测量中，工作电流HI也可以用交流电，使霍耳片3、4两端来不及产生温差；也可用恒温槽来避免各种附加效应的影响。 3.直螺线管的磁场 根据电磁学的知识可以推导出长直螺线管轴线上中心点的磁感应强度:
212020)4(rLNIBM (10)
螺线管轴线上两端面的磁感应强度: 0221BBL (11) 式中，μ为磁介质的磁导率，真空中μ0=4π×10-7(T·m/A) (即:特·米/安)，N为螺线管的总匝数，MI为螺线管的励磁电流，L为螺线管的长度，r0为螺线管的半径。 【主要仪器】 螺线管磁场测试仪。其面板图如图3所示(仪器上有两路电流输出端和一路电压输入端)。 图3 螺线管磁场测试仪的面板图 【实验内容】 1. 仪器连接 将螺线管磁场装置与螺线管磁场测试仪电路按图3连接好。 2. 调节螺线管的励磁电流MI (或HI)、调节霍耳元件的工作电流IS (或HI) 测试仪在通电前，应将“IS (或 HI)调节”和“MI调节”两个旋钮置于零位(即逆时针旋到底)。 实验中调节“励磁电流调节”旋钮使励磁电流显示为1.000A；调节“工作电流调节”旋钮，使工作电流显示为5.00mA 3. 测量螺线管轴线的磁场分布 1) 以相距螺线管两端口等远的中心位置为坐标原点，探头离中心位置x=12.5-x1-x2，轻轻转动螺线管底座上的标尺旋钮，使测距尺读数x1=x2=0.0cm。 先调节x1旋钮，保持x2=0.0cm，使x1停留在0.0、0.5、1.0、2.0、4.5、7.0、10.0、12.5cm等读数处，再调节x2旋钮，保持x1=12.5cm，使x2停留在1.0、3.0、5.0、7.0、9.0、11.0、11.5、12.5cm等读数处，按对称测量的方法测出相应的V1、V2、V3、V4值。 2) 记下KH的值，由(2)式及(1)式得此点的VH与B。 4. 绘制出螺线管内的B-x磁场分布曲线。 根据上述测量结果，绘制螺线管内的B-x磁场分布曲线。 【数据处理】 (1)将螺线管中心轴上各点的磁场测量数据填入表2 KH= (单位) 表2 X(cm)
1V(mV) (+HI，+B)
2V(mV)(-HI，+B)
3V(mV)(-HI，-B)
红 红 黑 黑 工作电流调节 换向开关 换向开关 换向开关 励磁电流调节 工作电流 霍耳电压 励磁电流