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1、利用霍尔元件测磁场第1页，本讲稿共20页今日问题今日问题:1 1、今天的实验内容是什么？、今天的实验内容是什么？2 2、为什么要测、为什么要测VHIm 关系？怎么测？关系？怎么测？3 3、为什么要测、为什么要测VHIS 关系？怎么测？关系？怎么测？4 4、完成上述实验内容，你需要哪些实验仪器？、完成上述实验内容，你需要哪些实验仪器？5 5、长直螺线管轴线上的磁场分布有何特点？怎、长直螺线管轴线上的磁场分布有何特点？怎样测？需要测量样测？需要测量 记录哪些数据，才能测出磁感记录哪些数据，才能测出磁感应强度的分布？应强度的分布？6 6、你怎么理解你怎么理解“对称测量法对称测量法”消除负效应消除负效
2、应第2页，本讲稿共20页一、实验目的一、实验目的学习用霍尔元件测量长直螺线管的轴向磁场分布学习用霍尔元件测量长直螺线管的轴向磁场分布了解产生霍尔效应的物理过程了解产生霍尔效应的物理过程学习学习“对称测量法对称测量法”消除负效应的影响，测量试消除负效应的影响，测量试样的样的V VHHI IS S 和和V VH HI I曲线曲线确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率第3页，本讲稿共20页二、实验原理二、实验原理OyzxI1、霍尔电动势、霍尔电动势、样品的导电类型、样品的导电类型v：霍尔电动势：霍尔电动势：霍尔器件的灵敏度：霍尔器件的灵敏度:材料的霍尔系数材
3、料的霍尔系数N型：电子导电型：电子导电，在如图条件下，在如图条件下，A点高于点高于P型：空穴导电型：空穴导电，在如图条件下，在如图条件下，点高于点高于A第4页，本讲稿共20页二、实验原理二、实验原理等位面等位面电压端电压端电流端电流端、附加电动势、附加电动势电热（爱廷豪森效应）电热（爱廷豪森效应）温差（能斯特效应里纪勒杜克效应）温差（能斯特效应里纪勒杜克效应）不等电位差（零位误差）不等电位差（零位误差）例如：能斯特（例如：能斯特（Nernst）效应引起的）效应引起的VN 的方向仅与的方向仅与B 的方向有关的方向有关。+Is,+B:V1=VH+VN-Is,+B:V2=-VH+VNV1-V22=V
4、H对称测量法对称测量法第5页，本讲稿共20页二、实验原理二、实验原理、霍尔元件的参数、霍尔元件的参数（1）迁移率）迁移率电导率电导率平均漂移速率平均漂移速率第6页，本讲稿共20页二、实验原理二、实验原理、螺线管的磁场、螺线管的磁场R第7页，本讲稿共20页三、实验仪器三、实验仪器 TH 型型 测试仪测试仪 S 螺线管磁场H 霍尔效应VH、VO(mv)IS、IM(A)功能切换功能切换SHIS调节调节IM调节调节测量选择测量选择ISIMVH、VO输入输入IS输输出出IM输输出出杭州天科技术实业有限公司杭州天科技术实业有限公司杭州天煌电器设备厂杭州天煌电器设备厂调零调零+-THHTHH霍尔效应实验测试
5、仪霍尔效应实验测试仪第8页，本讲稿共20页三、实验仪器三、实验仪器 THHTHH霍尔效应实验组合仪霍尔效应实验组合仪Is换向换向IM 换向换向VHIs输入输入IM 输入输入电磁铁电磁铁样品样品样品架样品架x y 调节调节第9页，本讲稿共20页VH输出输出实验连线图实验连线图第10页，本讲稿共20页四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 、测量试样的、测量试样的V VHHI IS S 和和V VH HI I曲线，确定样品的导电类型、载流子曲线，确定样品的导电类型、载流子浓度以及迁移率浓度以及迁移率IS/mAV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4/mV+B,+I
6、s-B,+Is-B,-Is+B,-Is1.001.502.002.503.003.504.00（1 1）实验仪双刀开关倒向）实验仪双刀开关倒向“V VH H”，测试仪功能选择置于，测试仪功能选择置于“V VHH”IM=0.5A,=0.5A,测绘测绘V VHHI IS S 曲线曲线第11页，本讲稿共20页四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 2 2、保持、保持I IS S 的值不变（的值不变（I IS S =3.00mA3.00mA），测绘曲线），测绘曲线VHIIM/AV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVH=(V1-V2+V3-V4)/4/mV+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-I
7、s0.3000.4000.5000.6000.7000.800第12页，本讲稿共20页四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 （3 3）实验仪双刀开关倒向）实验仪双刀开关倒向“V VO O”，测试仪功能选择置于，测试仪功能选择置于“V Vo o”在零磁场下，在零磁场下，Is=0.2mA,=0.2mA,测量测量V Vo o（实验中不测这一项实验中不测这一项）（）确定样品的导电类型（）确定样品的导电类型(不做不做)，并求，并求RH,第13页，本讲稿共20页四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 x1x2xV1/mVV2/mVV3/mVV4/mVVHB+B,+Is-B,+Is-B,-Is+B,-Is0.
8、00.00.50.01.00.01.50.00.0、测量螺线管轴线上磁场分布、测量螺线管轴线上磁场分布仪器特色仪器特色:折叠尺的应用折叠尺的应用第14页，本讲稿共20页五、报告要求五、报告要求2 2、做、做IMVH曲线曲线3 3、做、做ISVH曲线曲线4 4、计算、计算 按国际单位计算按国际单位计算5 5、作螺线管轴线上磁场分布曲线、作螺线管轴线上磁场分布曲线1 1、原始数据抄入正文、原始数据抄入正文,正确计算正确计算V VH H和和B B6 6、总结实验心得、总结实验心得,写出实验结论写出实验结论7 7、回答教材上的问题、回答教材上的问题.第15页，本讲稿共20页数据数据 处理样例处理样例第
9、16页，本讲稿共20页第17页，本讲稿共20页数据数据 处理样例处理样例第18页，本讲稿共20页（1 1）厄廷豪森（）厄廷豪森（Eting hausenEting hausen）效应引起的电势差）效应引起的电势差由于电子实际上并非以同一速度v沿X轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果3、4侧面出现温差，产生温差电动势（）能斯特（）能斯特（NernstNernst）效应引起的电势差）效应引起的电势差 焊点1、2间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似，该热电流也会在
10、3、4点间形成电势差的方向仅与B的方向有关。七、阅读材料七、阅读材料第19页，本讲稿共20页（）里纪（）里纪勒杜克（勒杜克（RighiLeducRighiLeduc）效应产生的电势差）效应产生的电势差在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不同，在能斯特效应的热扩散电流的载流子由于速度不同，一样具有厄廷豪森效应，又会在一样具有厄廷豪森效应，又会在3 3、4 4点间形成温差电动势点间形成温差电动势的正负仅与的正负仅与B B的方向有关，而与的方向有关，而与I I的方向无关。的方向无关。（4 4）不等电势效应引起的电势差）不等电势效应引起的电势差由于制造上困难及材料的不均匀性，由于制造上困难及材料的不均匀性，3 3、4 4两点实际上不可能在同一条等两点实际上不可能在同一条等势线上。因此，即使未加磁场，当势线上。因此，即使未加磁场，当I I流过时，流过时，3 3、4 4两点也会出现电势差两点也会出现电势差的正负只与电流方向的正负只与电流方向I I有关，而与有关，而与B B的方向无关。的方向无关。第20页，本讲稿共20页