B2用霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)

實(shí)驗(yàn)名稱用霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解霍耳效應(yīng)的機(jī)理，明確應(yīng)用霍耳效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)的原理。2.學(xué)會(huì)用霍耳元件測(cè)磁場(chǎng)的基本方法，并測(cè)繪通電螺線管軸向磁場(chǎng)分布曲線。3.熟悉箱式電位差計(jì)的使用方法。主要講授內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)原理：如圖1所示，一塊邊長(zhǎng)分別為l和b、厚度為d的長(zhǎng)方形半導(dǎo)體薄片，放在均勻磁場(chǎng)中，并使薄片平面垂直于磁場(chǎng)方向，若在1、2端面通以電流I，則在3、4端面間就產(chǎn)生一電位差，這現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)，其電位差稱霍耳電壓VH。利用霍耳效應(yīng)制成的器件稱霍耳元件。xyxyzdblVHveFmFe3412II﹢﹣ER方向沿z軸，圖1電子在的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并聚積在端面3上，使端面3帶負(fù)電荷，端面4帶正電荷，從而在3—4間建立電場(chǎng)，這電場(chǎng)使電子又受到電場(chǎng)力的作用，與方向相反。開始時(shí)，電子將繼續(xù)聚積到3上，電場(chǎng)繼續(xù)增大，直至為止，此時(shí)就在3—4端面間形成一穩(wěn)定的電場(chǎng)和穩(wěn)定的電壓VH=Eb,于是有：圖1設(shè)霍耳元件中載流子(電子)的密度為n，則I的大小為：由上二式解得式中(其單位為：mV／mA·T)131342K1K2K3IS輸入IM輸入VH輸出螺線管霍耳元件電位差計(jì)穩(wěn)壓電源mAA﹢﹢﹢﹢﹢ERIS=IIM只要測(cè)出VH和I，就可利用下式算出磁感應(yīng)強(qiáng)度B，即實(shí)驗(yàn)主要步驟：（1）測(cè)繪通電螺線管軸向磁場(chǎng)分布；（2）測(cè)繪螺線管中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與勵(lì)磁電流強(qiáng)度IM的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)：Is和VH不能接錯(cuò)，否則就會(huì)損壞霍爾元件。 第頁教師小節(jié)：1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(有效數(shù)字、誤差分析等)數(shù)據(jù)記錄及處理Im/mA050100150200250300350400450500U/mV024.949.272.496.7121.4145.4169.4194.0218.3243.0(+)U/mV024.949.371.696.8121.5145.7169.2194.4218.2242.5(-)U/mV024.949.171.296.6121.2145.1169.5193.6218.4243.5k=0.4846L=26.0±0.1cmD=3.5±0.1cmμ0=4π×10-7N/mN=3000±20匝=34.368V/(A·T)x/cm00.511.522.533.54B×103/mT0.6260.8661.3431.8452.3672.7943.0633.253.363U/mV21.129.245.362.279.894.2103.3109.6113.44.5567891O12145.53.4883.5473.5773.63.6183.6333.6393.639115.7117.6119.6120.6121.4122122.5122.7122.7161820212223242525.53.6273.6273.6093.63.5683.5383.4823.3483.241122.3122.3121.7121.4120.3119.3117.4112.9109.32626.52727.52828.5293.0932.8142.3751.8121.3080.8570.614104.394.980.161.144.128.920.7其它1.實(shí)驗(yàn)時(shí)，要做到Is和IM都能從零開始連續(xù)可調(diào)，并注意不要使直流穩(wěn)壓電源輸出短路或過載；

2.霍耳片易碎，引線也易斷，通過的電流Is不能超過5mA，使用時(shí)應(yīng)細(xì)心；

3.線圈通電時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則線圈發(fā)熱，影響測(cè)量結(jié)果，勵(lì)磁電流IM不能超過0.5A。系主任簽名：