理學(xué)大學(xué)物理試驗電子教案模板

大學(xué)物理實驗教案實驗題目霍耳效應(yīng)法測量磁場實驗性質(zhì)基本實驗 實驗學(xué)時 3 教師冷雪松教學(xué)目的1、熟悉和掌握霍爾磁場測試儀器和霍爾效應(yīng)裝置的使用方法2、了解霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的原理3、學(xué)習(xí)和掌握了用霍爾效應(yīng)的方法測量磁場4、學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)研究半導(dǎo)體材料的性能的方法以及消除副效應(yīng)影響的方法重點消除副效應(yīng)對測量結(jié)果的影響難點.霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生機理.怎樣消除影響測量準(zhǔn)確性的附加效應(yīng)教學(xué)過程的設(shè)計課前的準(zhǔn)備：.儀器設(shè)備的檢查，注意要校準(zhǔn)祛碼。.實驗的預(yù)做（采集三組以上數(shù)據(jù)進行處理）。.作出數(shù)據(jù)表格設(shè)計的參考。課上教學(xué)的設(shè)計：一、課上的常規(guī)檢查（預(yù)習(xí)報告、數(shù)據(jù)表格的設(shè)計等）。（5分鐘）二、講解的設(shè)計 （30分鐘）1、引言德國物理學(xué)家霍爾（E.H.Hall）1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，任何導(dǎo)體通以電流時，若存在垂直于電流方向的磁場，則導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與電流和磁場方向都垂直的電場，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，它是一種磁電效應(yīng)（磁能轉(zhuǎn)換為電能）。二十世紀五十年代以來，由于半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，先后制成了多種有顯著霍爾效應(yīng)的材料，這一效應(yīng)的應(yīng)用研究也隨之發(fā)展起來?，F(xiàn)在，霍爾效應(yīng)已在測量技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在測量技術(shù)中，典型的應(yīng)用是測量磁場。測量磁場方法不少，但其中以霍爾效應(yīng)為機理的測磁方法因結(jié)構(gòu)簡單、體積小、測量速度快等優(yōu)點而有著廣泛的應(yīng)用，本實驗就是采用這種方法。通過本實驗了解霍爾效應(yīng)的物理原理，掌握用磁電傳感器一一霍爾元件測量磁場的基本方法，學(xué)習(xí)用異號法消除不等位電壓產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。時間的掌握：留由5分鐘機動的時間。2、提出本實驗的目的與任務(wù)，講授為完成本實驗設(shè)計思想和設(shè)計原則實驗原理霍爾效應(yīng)實質(zhì)上是運動電荷在磁場中受到洛侖磁力的作用后發(fā)生偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，當(dāng)霍爾電場力與洛侖磁力平衡時，霍爾片中載流子不在遷移，這樣就在霍爾片的上下兩個平面間形成了恒定的電位差一一霍爾電位差UH，實驗測定Uh=——=Rh—=khibnedd系數(shù)RH=1/ne稱為霍爾系數(shù)，是反映材料霍爾效應(yīng)強弱的重要參數(shù)，載流子濃度n越小，則RH越大，UH也越大，所以只有當(dāng)半導(dǎo)體（n比金屬的小得多）出現(xiàn)以后，霍爾效應(yīng)的應(yīng)用才得以發(fā)展。對于特定的霍爾元件，其厚度d確定，定義霍爾靈敏度KH二RH/d，KH與霍爾片的材料性質(zhì)、幾何尺寸有關(guān)，對于一定的霍爾片，其為常數(shù)。這樣25= 區(qū)就上式是霍爾效應(yīng)測磁場的基本理論依據(jù)，只要已知KH，用儀器測出I及UH，則可求出磁感應(yīng)強度B。3、實驗的拓展：（由本實驗的完成深化和延伸所學(xué)的知識，啟發(fā)學(xué)生利用現(xiàn)有的設(shè)備拓展出新的實驗內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。）1）、測量霍爾元件的不等位電勢差2）、測量霍爾片的特性曲線講作圖法.數(shù)據(jù)的測量與處理要求用做圖法處理數(shù)據(jù).講作圖法.介紹主要儀器設(shè)備與使用.強調(diào)實驗中要注意的問題

1）、霍爾片又薄又脆，切勿用手摸。2）、霍爾片允許通過電流很小，切勿與勵磁電流接錯！3）、電磁鐵通電時間不要過長，以防電磁鐵線圈過熱影響測量結(jié)果。三、學(xué)生的實驗開始 （100分鐘）四、指導(dǎo)實驗實驗前30分鐘不解答問題,給學(xué)生自己理解消化的時間,30分鐘后邊指導(dǎo)邊提出一些問題啟發(fā)學(xué)生解答.重點輔導(dǎo)：五、檢查實驗的結(jié)果，簽字六、實驗小結(jié) （實驗結(jié)束前的10分鐘）1、驗中有哪些影響測量準(zhǔn)確度的因素？2、用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)時，是如何利用多次測量來減小測量不確定度的？3、拓展題目完成的意義。課后思考題.分析本實驗主要誤差來源，計算磁場B的合成不確定度。.以簡圖示意，用霍爾效應(yīng)法判斷霍爾片上磁場方向。.如何測量交變磁場，寫出主要步驟。參考文獻.《大學(xué)物理實驗》， 李學(xué)慧、高峰等編， 高等教育出版社，出版時間2005年6月.《大學(xué)物理實驗》， 高峰等 編， 東北大學(xué)出版社，出版時間1994年3月板書內(nèi)容霍耳效應(yīng)法測量磁場的題目，在黑板的中央。第一板實驗的目的1、熟悉和掌握霍爾磁場測試儀器和霍爾效應(yīng)裝置的使用方法2、了解霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的原理3、學(xué)習(xí)和掌握了用霍爾效應(yīng)的方法測量磁場4、學(xué)習(xí)霍爾效應(yīng)研究半導(dǎo)體材料的性能的方法以及消除副效應(yīng)影響的方法重點與難點1、霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生機理2、消除影響測量準(zhǔn)確性的附加效應(yīng)

(2)根據(jù)儀器設(shè)備的使用方法，確定各物理量的測量方法。2.尋找?guī)酌麅?yōu)秀的學(xué)生在課外開放時間內(nèi)完成拓展實驗的題目2.尋找?guī)酌麅?yōu)秀的學(xué)生在課外開放時間內(nèi)完成拓展實驗的題目1)、測量霍爾元件的不等位電