B2用霍尔元件测量磁场

实验名称用霍尔元件测量磁场实验目的1.了解霍耳效应的机理，明确应用霍耳效应测磁场的原理。2.学会用霍耳元件测磁场的基本方法，并测绘通电螺线管轴向磁场分布曲线。3.熟悉箱式电位差计的使用方法。主要讲授内容：实验原理：如图1所示，一块边长分别为l和b、厚度为d的长方形半导体薄片，放在均匀磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向，若在1、2端面通以电流I，则在3、4端面间就产生一电位差，这现象称为霍耳效应，其电位差称霍耳电压VH。利用霍耳效应制成的器件称霍耳元件。xyxyzdblVHveFmFe3412II﹢﹣ER方向沿z轴，图1电子在的作用下发生偏转，并聚积在端面3上，使端面3带负电荷，端面4带正电荷，从而在3—4间建立电场，这电场使电子又受到电场力的作用，与方向相反。开始时，电子将继续聚积到3上，电场继续增大，直至为止，此时就在3—4端面间形成一稳定的电场和稳定的电压VH=Eb,于是有：图1设霍耳元件中载流子(电子)的密度为n，则I的大小为：由上二式解得式中(其单位为：mV／mA·T)131342K1K2K3IS输入IM输入VH输出螺线管霍耳元件电位差计稳压电源mAA﹢﹢﹢﹢﹢ERIS=IIM只要测出VH和I，就可利用下式算出磁感应强度B，即实验主要步骤：（1）测绘通电螺线管轴向磁场分布；（2）测绘螺线管中心处的磁感应强度B与励磁电流强度IM的关系曲线。实验操作注意事项：Is和VH不能接错，否则就会损坏霍尔元件。 第页教师小节：1.实验数据(有效数字、误差分析等)数据记录及处理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.实验时，要做到Is和IM都能从零开始连续可调，并注意不要使直流稳压电源输出短路或过载；

2.霍耳片易碎，引线也易断，通过的电流Is不能超过5mA，使用时应细心；

3.线圈通电时间不宜过长，否则线圈发热，影响测量结果，励磁电流IM不能超过0.5A。系主任签名：