人教版高中物理1課題研究霍爾效應(yīng) 市賽獲獎(jiǎng)

霍爾效應(yīng)在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，它是磁電效應(yīng)的一種。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)方向通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向，物體兩側(cè)產(chǎn)生電勢(shì)差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量，測(cè)磁場(chǎng)就是要測(cè)出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。

霍爾效應(yīng)法是測(cè)磁場(chǎng)的方法之一，對(duì)均勻磁場(chǎng)和非均勻磁場(chǎng)都可以使用，既可測(cè)直流磁場(chǎng)也可以測(cè)超高頻交流磁場(chǎng)，測(cè)量范圍廣、精度高?；魻栃?yīng)法還可以用于判斷霍爾元件材料的類型，確定載流子濃度。近年來霍爾效應(yīng)得到了重要發(fā)展，馮·克利青在極強(qiáng)磁場(chǎng)和極低溫度下發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，它的應(yīng)用大大提高了有關(guān)基本常數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、觀察霍耳現(xiàn)象；2、了解應(yīng)用霍耳效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)的方法實(shí)驗(yàn)原理BIＡＢvFm=qvBFe=qEH

當(dāng)Fe=Fm時(shí)EHyzxOab實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理——霍爾系數(shù)——霍爾靈敏度

綜上所述，我們得到：由于電荷的積聚，在薄片間形成了一個(gè)新的電場(chǎng)EH，并產(chǎn)生電勢(shì)差UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，EH稱為霍爾電場(chǎng)，電勢(shì)差UH稱為霍爾電壓?；魻栃?yīng)及其測(cè)磁原理就是根據(jù)電荷受洛倫茲力和電場(chǎng)力相等這一原理形成的。由Fm=Fe推導(dǎo)后得到UH=KHIB，這就是實(shí)驗(yàn)原理的理論公式。因此我們只要測(cè)出UH和I就可以求出B，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?shí)驗(yàn)儀器霍耳效應(yīng)測(cè)試儀（TH—H型）螺線管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀（TH—S型）配套專用線六根。消除霍爾元件副效應(yīng)的影響將上述四組數(shù)據(jù)U1、U2、U3、和U4的代數(shù)求平均值，可得通過對(duì)稱測(cè)量法求得的VH，雖然還存在個(gè)別無法消除的副效應(yīng)，但其引入的誤差甚小，可以忽略不計(jì)。

消除霍爾元件副效應(yīng)的影響采用電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱測(cè)量法，基本上能把副效應(yīng)的影響從測(cè)量的結(jié)果中消除，具體的做法是Is和B（即LM）的大小不變，并在設(shè)定的電流和磁場(chǎng)的正、反方向后，依次測(cè)量由下列四組不同的Is和B組合的A，A’兩點(diǎn)之間的電壓U1、U2、U3、和U4，即(+IS,+B),(+IS,-B),(-IS,-B),(-IS,+B).1、測(cè)試儀開機(jī)前應(yīng)將IS、IM調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，使其輸出電流趨于最小狀態(tài)后，方可開機(jī)。測(cè)試儀接通電源后，預(yù)熱數(shù)分鐘即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。順時(shí)針調(diào)節(jié)IS、IM調(diào)節(jié)旋鈕即可增加輸出電流。2、開機(jī)前應(yīng)再次將IS、IM增加旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，使其輸出電流趨于0后，方可切斷電源。注意事項(xiàng)：3、測(cè)試儀面板上“IS輸出”、“IM輸出”和“VH、V0輸入”三對(duì)接線柱應(yīng)分別與螺線管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀上的三對(duì)相應(yīng)的接線柱正確連接。

4、螺線管長(zhǎng)度L=28cm,實(shí)驗(yàn)儀上給出了該霍爾器件在15℃時(shí)的KH值。

5、螺線管磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀Y旋鈕無須調(diào)節(jié)，出廠前已由廠家調(diào)好。消除霍爾元件副效應(yīng)的影響將上述四組數(shù)據(jù)U1、U2、U3