B2用霍爾元件測量磁場

實驗名稱用霍爾元件測量磁場實驗目的1.了解霍耳效應的機理，明確應用霍耳效應測磁場的原理。2.學會用霍耳元件測磁場的基本方法，并測繪通電螺線管軸向磁場分布曲線。3.熟悉箱式電位差計的使用方法。主要講授內(nèi)容：實驗原理：如圖1所示，一塊邊長分別為l和b、厚度為d的長方形半導體薄片，放在均勻磁場中，并使薄片平面垂直于磁場方向，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，其電位差稱霍耳電壓VH。利用霍耳效應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帶負電荷，端面4帶正電荷，從而在3—4間建立電場，這電場使電子又受到電場力的作用，與方向相反。開始時，電子將繼續(xù)聚積到3上，電場繼續(xù)增大，直至為止，此時就在3—4端面間形成一穩(wěn)定的電場和穩(wěn)定的電壓VH=Eb,于是有：圖1設霍耳元件中載流子(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穩(wěn)壓電源mAA﹢﹢﹢﹢﹢ERIS=IIM只要測出VH和I，就可利用下式算出磁感應強度B，即實驗主要步驟：（1）測繪通電螺線管軸向磁場分布；（2）測繪螺線管中心處的磁感應強度B與勵磁電流強度IM的關系曲線。實驗操作注意事項：Is和VH不能接錯，否則就會損壞霍爾元件。 第頁教師小節(jié)：1.實驗數(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.實驗時，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，使用時應細心；

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