霍尔效应法测量磁场
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。
使用霍尔效应测量磁场的步骤与要点
使用霍尔效应测量磁场的步骤与要点磁场是我们日常生活中不可或缺的一部分，它在电子设备、能源产业和科学研究中起着重要的作用。
而测量磁场的方法有很多种，其中一种常用的方法就是通过霍尔效应来测量磁场的强度和方向。
本文将介绍使用霍尔效应测量磁场的步骤与要点。
首先，我们需要了解霍尔效应的原理。
霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，就会在导体两侧产生一定的电势差。
这个电势差就是霍尔电压，它与磁场的强度和方向有关。
霍尔效应的原理是基于洛伦兹力和电子的漂移速度之间的相互作用。
接下来，我们需要准备一些实验器材。
首先是霍尔元件，它通常是一块薄片状的半导体材料，如硅或镓。
其次是电源，用来提供电流。
还需要一个磁场源，可以是永磁体或电磁铁。
最后是一个电压测量仪器，如万用表或示波器。
在实验过程中，首先需要将霍尔元件连接到电路中。
霍尔元件有三个引脚，分别是电源引脚、接地引脚和输出引脚。
电源引脚和接地引脚用来给霍尔元件提供电流，输出引脚用来测量霍尔电压。
将电源的正极连接到电源引脚，负极连接到接地引脚，然后将输出引脚连接到电压测量仪器。
接下来，我们需要将磁场源靠近霍尔元件。
可以调整磁场源的位置和方向，以改变磁场的强度和方向。
当磁场源靠近霍尔元件时，会在霍尔元件两侧产生一个电势差，即霍尔电压。
通过电压测量仪器可以测量到这个电势差的数值。
在实验过程中，有几个要点需要注意。
首先，要保持实验环境的稳定。
外部的干扰会影响到测量结果的准确性，因此需要尽量避免外部干扰，如电磁辐射和温度变化。
其次，要保持电路的稳定。
电源的电流和电压要保持稳定，以确保测量结果的可靠性。
最后，要注意测量的精度。
可以通过调整电流的大小和测量仪器的灵敏度来提高测量的精度。
使用霍尔效应测量磁场的步骤与要点就是以上所述。
通过了解霍尔效应的原理，准备实验器材，连接电路，调整磁场源的位置和方向，测量霍尔电压，并注意实验环境的稳定、电路的稳定和测量的精度，我们就可以准确地测量磁场的强度和方向。
高中物理实验测量磁感应强度的方法
高中物理实验测量磁感应强度的方法磁感应强度是指磁场对单位面积垂直于磁场方向的力的大小，是物理学中的重要概念之一。
在高中物理实验中，常常需要测量磁感应强度。
为了准确测量磁感应强度，我们需要选择合适的方法和仪器。
本文将介绍几种常见的测量磁感应强度的方法，并对其原理进行简要说明。
一、霍尔效应法霍尔效应法是测量磁感应强度常用的方法之一。
其基本原理是利用霍尔电压与磁感应强度之间的线性关系，通过测量霍尔电压来确定磁感应强度的大小。
使用霍尔效应法测量磁感应强度的步骤如下：1. 将磁场传感器（Hall元件）固定在磁场方向上；2. 使用恒流源将电流引入霍尔元件，使霍尔元件内产生一个电势差（霍尔电压）；3. 改变磁场强度，测量霍尔电压的变化；4. 根据霍尔电压与磁感应强度之间的线性关系，计算出磁感应强度。
通过霍尔效应法测量磁感应强度的优点是测量结果准确且稳定，适用于不同磁场强度范围的测量。
但需要注意的是，在实验过程中应避免霍尔元件受热、霍尔电流过大等因素导致实验误差。
二、法拉第感应法法拉第感应法是测量磁感应强度的另一种常用方法，其基本原理是利用法拉第电磁感应定律，通过测量感应电动势来确定磁感应强度的大小。
使用法拉第感应法测量磁感应强度的步骤如下：1. 将线圈放置在待测磁场中；2. 改变磁场的强度或线圈的位置，观察并记录感应电流的变化；3. 根据法拉第电磁感应定律，计算出磁感应强度。
使用法拉第感应法测量磁感应强度的优点是实验操作简便，只需要一个线圈和一个测量电荷流动的仪器，适用于实验室和教室等场所。
但需要注意的是，在实验过程中应保持线圈与磁场垂直，防止其他干扰因素对实验结果的影响。
三、挠率法挠率法是一种间接测量磁感应强度的方法，通过测量磁场对金属杆或线的挠度来确定磁感应强度的大小。
使用挠率法测量磁感应强度的步骤如下：1. 在磁场中放置一根细长的金属杆或线；2. 观察金属杆或线在磁场中的挠度，并记录其最大挠度；3. 根据杨氏模量和杆或线的几何参数，计算出磁感应强度。
实验十三 霍尔效应测磁场---注意事项及操作步骤(姜黎霞)
实验十三 霍耳效应测磁场一、注意事项1. 双刀双掷开关上的连线已经固定连接好，请不要擅自拆卸。
2. 双刀双掷开关引出的导线红“+”、黑“－”，各表头对应的接线柱也是红“+”、黑“－”，连线时双刀双掷开关引出的导线并联到接线柱上，即“红接红，黑接黑”。
导线连好后经老师检查，然后开电源。
3. 双刀双掷开关向上合闸规定为“+”，向下合闸规定为“－”。
在整个实验过程中，霍耳电压H U 对应的双刀双掷开关向上合闸，固定不变，只有工作电流H S ()I I 和励磁电流M I 对应的双刀双掷开关会要求上、下换向合闸，其中励磁电流M I 对应的双刀双掷开关在合闸时动作要快，否则会产生电火花。
4. 实验结束后，先断电，后拆线。
只拆自己连接的部分，其它线路保留。
5. 本实验有两种型号的仪器，工作电流分别表示为H I 或S I ，灵敏度分别表示为H K 或H S 。
6. 每套仪器的灵敏度不同，具体数值标在仪器箱内的面板上，注意：有一种型号的仪器灵敏度单位不是国际单位制，要化为国际单位制，具体换算是：1mV /mA KG 10V /A T ⋅=⋅（ G ：高斯，T ：特斯拉）二、操作步骤1. 将三个双刀双掷开关引出的导线分别并联到与开关名目相同的接线柱上，经老师检查后，打开电源。
2. 将三个双刀双掷开关全部向上合闸，然后调节工作电流H S () 2.00mA I I =，励磁电流M 0.6A I =。
注意：（1）励磁电流调节好后就固定了，直到实验结束都不需再调节。
（2）有一种型号的仪器工作电流和励磁电流用同一个表头显示，需要用旁边的红色按钮转换。
3. 调节霍耳元件移动螺杆旋钮，测量霍耳元件在电磁铁两极间隙中5个不同任选位置的霍耳电压H U ，并将数据填入表13-1的草表中。
4. 将霍耳元件调节到电磁铁两极间隙中心区域的一点处，按表13-2的内容要求，分别测量工作电流H S ()(0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00)mA I I =时H S ()I I 、M I 对应的双刀双掷开关在四种不同合闸方向组合情形下的霍耳电压H U （分别用1234,,,U U U U 表示），将数据填入表13-2的草表中。
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S H I V -和M H I V -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B A H V V V -=。
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B ev F m ⨯-=F 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x E ，则电子又受到一个静电力作用，其大小为x E eE F =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，BV E x =两个侧面的电位差b E V x H =由nevbd I =及以上两式得B H I ned V )]/(1[=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。
磁感应强度的测量方法
磁感应强度的测量方法磁感应强度是一个物理学中的重要概念，用于描述磁场的强弱。
准确测量磁感应强度对于理解电磁现象、磁场的产生和应用具有关键意义。
本文将介绍几种常用的磁感应强度测量方法，并分析它们的优缺点。
一、霍尔效应法霍尔效应法是一种测量磁感应强度的常用方法。
它基于霍尔效应的原理，通过测量在磁场中的导体中产生的横向电压来确定磁感应强度。
这种方法的优点是测量精度高，不受外界因素的影响，测量范围广。
然而，它也存在一些限制，如对于复杂形状的磁场无法提供精确测量，同时需要额外的独立电源供给。
二、法拉第电磁感应法法拉第电磁感应法是另一种测量磁感应强度的常见方法。
它是基于法拉第电磁感应定律，通过测量电流变化来确定磁感应强度。
这种方法的优点是简单易行，适用于大范围的磁感应强度测量。
然而，由于电流变化可能过大，测量精度有限。
此外，该方法对于瞬时变化的磁场测量也存在一定的挑战。
三、万向磁探针法万向磁探针法是一种常用的磁感应强度测量方法，利用万向磁探针在磁场中受到的力矩来确定磁感应强度。
该方法的优点是可以测量非常复杂的磁场，适用于各种形状和大小的磁场。
然而，万向磁探针的灵敏性较低，需要进行精确校准，并且在测量过程中需要保持探针的稳定性。
四、震荡磁强计法震荡磁强计法是一种基于电路的测量方法，通过测量电路中的谐振频率和电容的变化来确定磁感应强度。
该方法的优点是测量结果精确，并且对于复杂的磁场也具有良好的适应性。
然而，使用该方法需要额外的电路和设备支持，并且对于频率较高的磁场测量有一定的限制。
综上所述，磁感应强度的测量方法有多种选择，每种方法都有其适用范围和特点。
在选择测量方法时，应根据实际需求和测量要求来确定最合适的方法。
同时，在测量过程中应注意保持稳定性和精确性，并进行必要的校准。
通过选择合适的磁感应强度测量方法，我们可以更好地理解和应用磁场的相关问题，促进科学研究和技术发展。
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
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5.将将Is和Im调到最小，断开三个闸刀开关，关闭电源拆线收拾仪器。
数据处理及误差计算（报告）：
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.1000.2000.3000.4000.5000.600
原始实验数据粘贴处
实验结果分析：
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。
2、2、当励磁电流保持恒定，改变霍尔电流时，测量得到的霍尔电压随霍尔电
流的增加而增加，通过作图发现二者之间满足线性关系。
问题讨论：
1、霍耳元件为什么要用半导体材料，而且要求做得很薄？霍尔电压是如何产生的？答：半导体材料的迁移率高，电阻率适中，是制造霍耳器件较理想的材料。
2、工作电流和磁场为什么要换向？实际操作时如何实现？答：为了把产生霍耳效应的时候所伴随的副效应的影响从测量的结果中消除。
实际操作时通过切换实验仪三组双刀开关改变电流和磁场的方向。
3、回答SI、MI、HU、U分别表示什么含义？SI、MI的作用分别是什么？答：SI表示样品工作电流；MI表示励磁电流；HU表示存在磁场时的霍耳电压；U
表示在零磁场下的霍耳电压。
SI的作用是改变电流大小和方向，MI的作用是改变磁场的大小及方向。
4、霍耳效应有哪些应用？答：在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器。
5、如何精确测量霍耳电压？本实验采用什么方法消除各种附加电压？答：设法消除产生霍尔效应时伴随的多种副效应。
本实验采用电流和磁场换向的所谓对称测量法。
6、磁场不恰好与霍耳片的法线一致，对测量结果有何影响？答：磁场不与霍尔片垂直，只有其法向分量能起作用，即霍尔片产生的霍尔电压会减小。