霍尔效应测量.ppt

霍尔效应测量螺纹管磁场 大学物理实验 物电学院普物教研室 实验目的 1 解霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用 2 测绘霍尔元件的VH Is VH IM曲线了解霍尔电势差VH与霍尔元件控制 工作 电流Is 磁感应强度B及励磁电流和IM之间的关系 3 学习利用霍尔效应测量感应强度B及磁场分布 4 学习用 对称交换测量法 消除负效应产生的系统误差 5 掌握用霍耳元件测量通电螺线管轴向磁场的方法 6 了解通电长直螺线管轴线上的磁场强度分布 1 FH2601实验用数字源表2 FH4512A霍尔效应螺纹管磁场实验仪 实验仪器 FH2601实验用数字源表 图5FH2601实验用数字源表平面图 FH4512A霍尔效应螺旋管实验仪 图4FH4512A螺旋管磁场实验仪 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转 当带电粒子 电子或空穴 被约束在固体材料中 这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积 从而形成附加的横向电场 实验原理 1 霍耳元件测磁场原理 霍尔效应原理图 图1霍尔效应原理 2 用霍耳元件测通电长直螺线管轴向磁感应强度B分布 图3螺旋管轴线上磁场分析 实验项目 一 研究霍尔效应及霍尔元件特性1 测量霍尔元件零位 不等位 电势V0及不等位电阻R0 V0 Is2 研究VH与励磁电流IM 工作 控制 电流Is之间的关系二 测量螺纹管的磁感应强度B1 测量螺纹管中心的磁感应强度B2 测量螺纹管磁感应强度B的分布 实验内容 1 熟悉FH2601三个部分的功能 a FH2601数字源表 面板的左边是大电流恒流源 只能用于螺旋管线包励磁用 严格禁止用于霍尔片工作电流 b FH2601数字源表面板中部是电压检测部分 用于测量霍尔电压的大小 c FH2601数字源表面板右边是霍尔片工作电流源 2 连线路首先将二个电流源输出调节到最小 a 将霍尔传感器的工作电流端 红色线 黑色线 与FH2601的2mA电流输出端相连接 b 将霍尔传感器的输出电压 霍尔电压 与FH2601的电压检测输入端相连接 c 将螺旋管线包的输入线与FH2601的1A恒流源相连接 注意以上三组线千万不能接错 以免烧坏元件 确认接线无误后开机 3 研究霍尔效应与霍尔元件特性a 测量霍尔元件的零位 不等位 电势V0和不等电阻R0 1 短路之间霍尔电压输入端 调节调零旋纽使电压表显示00 00mv 2 断开励磁电流IM 3 调节霍尔控制 工作 电流Is 2 00mA 开关改变霍尔工作电流输入方向分别测出零位霍尔电压VO1 VO2并计算出不等位电阻 b 测量霍尔电压VH与工作电流Is的关系将霍尔探测棒移至螺旋管中心 调节IM 1000mA 调节Is 0 500 1 00 5 00mA 励磁电流为100 0mA 分别测出其相应的霍尔电压VH填入表 1 绘出Is VH曲线 验证线形关系 c 测量霍尔电压VH与励磁电流IM的关系霍尔元件仍位于气隙中心 调节Is 5 00mA 调节IM 50 100 200 1000mA 分别测量霍尔电压VH值填入表 2 并绘出IM VH曲线 验证线性关系的范围 分析当IM达到一定值以后 IM VH直线斜率变化的原因 测量螺旋管中磁感应强度B的分布a 将霍尔控制棒移到螺旋管中间位置 探测棒上标有标记线 调节IM 1000mA Is 5 00mA 测量相应的VH b 将霍尔元件从中心向边缘移动每隔10mm选一个点测出相应的VH 填入表3 c 由以上所测VH值 由公式VH KHISB计算出各点的磁感应强度 并绘出B X图 显示螺旋管内B的分布状态 思考与讨论 1 霍耳效应的定义是什么 用它测磁场的原理是