2022-2023学年高二物理竞赛课件：霍耳效应测磁场

霍耳效应测磁场 一、实验目的 掌握霍耳元件测量磁场的原理和方法 二、实验仪器 霍耳效应组合实验仪一套(TH-H型) 仪器介绍 四 TH-H型霍耳效 应实验仪 日 4 H一H型霍尔效应测试仪 TH-H型霍耳 Vn.Vuime 两据用年 效应测试仪 O 杨州天整电是武 1、实验样品； 2、X、Y调节旋钮：用于调整 样品在磁场中的位置。 3、样品架； 4、Is输入开关：用于向样品 提供工作电流，可实现通、断电 及电流换向功能。（向上为正， 向下为反)： 5、”VH、V。”输出切换开关： 向上输出VH,向下输出V。 5 6 6、Im输入开关：用于向电磁铁提供励磁电流，可实现通、断电及电流换向功能， 从而改变磁场方向（向上磁场为正，向下磁场为反）； 7、电磁铁 8、线圈常数K:用于计算电磁铁所产生磁场，B=KIm 注意事项：1、切勿随意改变样品Y轴方向高度，以免霍耳片与磁极面摩擦受损。 2、开关拉起和合上时有火花产生，为正常现象，使用开关时应拉 住绝缘把手。 1、面板上3组插孔分别通过导线与 TH一H型延尔效应测试仪 实验仪上对应开关相连，向实验仪 a国 输出工作电流和励磁电流，同时输 入霍耳电压。 2、“Is输出“为0-10mA样品工作电 ● 抗州天皇电悬议 流源，“Im输出“为0-1A励磁电流源， 两组电源彼此独立，两路输出电流 大小通过Is调节旋钮和Im 调节旋钮进行调节，二者均连续可调。其值可通过”测量选择“按键由同一只数字电 流表进行测量，按键则显示Im,放键则显示Is(右边显示屏) 3、直流数字电压表（左边显示屏）用于显示VH和V。,测量选择通过实验仪上开 关实现。电压表零位可以通过调零电位器进行调整。当显示器的数字前出现”“时， 表示电压极性为负值。 注意事项：1、不能将电流源正负极接反，以免电流极性发生变化，无法 确定试样类型。 2、不能将I和Im接反，以免烧坏霍耳片。 三、实验原理 1.霍尔效应 当一块金属或半导体薄片 沿x轴方向有电流流过， 同时在Z轴方向加一均匀 电磁场时，则在y方向会 产生电位差，这种现象为 霍尔效应 2.定向运动的载流子受力 1)洛仑兹力 2)静电作用力 f。=gE=g 二力平衡就会形成稳定的霍耳电势差 =KIB V:称为霍耳电压，K称为霍耳元件的灵敏度 3.附加电压及其特点 1)不等位电势差Vo: 与磁场B换向无关，随电流换向而换向 2)温差电势差V: 随磁场B和电流换向而换向 3)类似于霍耳电压的附加电位差Vp: 随磁场换向而换向，与电流换向无关 4)附加温差电势差Vs: 随磁场换向而换向，与电流换向无关 4.测量方法 根据附加电压随磁场B和电流换向而各自呈现的 特点加以消除 VH(I ,B),Vo(I),Vi(I ,B),Vp(B),Vs(B) (I,+B):Vi=+VH+Vo+Vi+Vp+Vs (-I,+B):V2=-VH-Vo-Vi+Vp+Vs (-I,-B):V3=+VH-Vo+Vi-Vp-Vs (I,-B):V4=-VH+Vo-Vi-Vp-Vs 测量表达式为： Pa=4%-+W3-4)