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实验目的:
1、了解霍尔现象的基本原理
2、学习用霍尔元件测磁场的基本方法
3、熟悉霍尔元件的一些特性
实验仪器:
霍尔效应测试仪、直流稳流电源(两路)、毫伏电压表(万用表直流毫伏档)、
实验原理:1879,美国物理学家霍尔
在长方形薄金属板两边接一个灵敏电流计,如图中所示.沿长轴方向通上电流I,若在长方形法线方向加以磁场,这时灵敏电流计立即发生偏转.这个现象称为“霍尔效应”,而且这个电位差UH与电流I及磁感应强度B成正比,与薄板的厚度d成反比.
UH=RH?(I×B)÷d
霍尔效应中的几个物理量关系公式:
洛仑兹力:F=qvB
静电力:F=qE=qUH/b(霍尔片的宽度)
霍尔片中的工作电流:P410
I=nqvbdn:载流子浓度
bd:横截面积(lh)
v:载流子移动速度
霍尔电压:KH=1/nqd(霍尔系数)
实验步骤:
1、熟悉仪器的使用:
2、注意保护霍尔元件:
霍尔片工作电流不容许超过10mA!
3、注意正确操作开关防止触电、电火花伤人
4、验证霍尔现象:
如何利用霍尔元件测量磁场如下:
霍尔效应测磁场的实验原理基于霍尔效应的精确线性关系,因此具有较高的测量精度和灵敏度。
实验装置:需要准备一个霍尔元件,通常是一片薄而长的半导体晶片,在其表面有两个电极引出。另外还需准备一个恒定磁场源,如永磁体或电磁体。连接电路以测量霍尔元件两侧的电势差。电势差产生:由于载流子的偏移,导致了电荷积累在导体的一侧,形成了一个电势差。根据霍尔效应的原理,电势差与磁场的强度和载流子的偏移速度成正比。
磁场作用:将霍尔元件放置于磁场中央,使磁场与元件垂直。磁场的方向和强度可以通过调整磁场源进行控制。载流子受力:在导体中存在自由电子或空穴,当载流子在磁场中运动时,由于洛伦兹力的作用,会受到一个向侧边偏移的力。
电势差测量:使用电路连接霍尔元件的两个电极,在电路中加入电压源,将电势差转换为电压信号。然后通过电压表或示波器等设备测量电势差的大小。通过测量电势差的数值,可以推算出磁场的强度和方向。霍尔效应测磁场的实验原理基于霍尔效应的精确线性关系,因此具有较高的测量精度和灵敏度。
霍尔效应测磁场的实验原理基于导体在磁场中受到洛伦兹力的作用,产生电势差的现象。通过测量电势差的大小,可以间接测量磁场的强度和方向。该实验原理不仅在物理实验中得到应用,还广泛应用于传感器技术、自动化控制和磁场控制等领域
霍尔效应的应用
1、霍尔传感器:基于霍尔效应的元件被制成了各种霍尔传感器,如霍尔开关、霍尔编码器等。这些传感器在自动化控制、汽车电子、电力系统等领域中得到了广泛应用。磁场测量:除了霍尔效应外,还有其它方法用于测量磁场,如磁阻式传感器、磁感应线圈等。这些方法在不同的应用场景中有各自的优势和适用性。
2、磁场控制:磁场对于很多设备和系统的运行至关重要。通过测量磁场并进行反馈控制,可以实现对磁场的准确控制,如磁悬浮列车、磁控溅射等。磁场检测与安全:在一些特殊场合,如工业生产中的电磁兼容性测试、磁屏蔽设计等,需要对磁场进行检测和评估,以保障设备和人员的安全。
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