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霍尔效应测量螺线管磁场

电流和磁场的方向上产生电势差 —— 霍尔电压UH.
理论分析 磁场中运动载流子受洛伦兹力作用
UH mV
电荷聚集形成电场 B
电场力与洛伦兹力 达到平衡,形成稳 定电压UH
d




f
B

b
v

- fE


IS
evB eUH
b
mA
【实验原理】
又考虑到(n为载流子浓度)
IS ne vbd
evB eUH b
UH

1 ne
IS B d
即: UH KH IS B
KH=1/(ned)称为霍尔元件的灵敏度.
IS为流过霍尔元件的电流,即其工作电流.
令UH=KB 则当系数K能通过某种方法测得时, 只要再测得空间各点的UH,则磁场B的分布可求。
以有限长螺线管为例,通以电流I时,管中部的磁 场:
字电压表读数为2.500V。(此时电压表量程开关
拨在V档)
2
2
1 K2 K1 1
3、合上K2 ,调节电流输出旋钮,调节励磁电流大小 (120mA和420mA),读取传感器的输出电压
UH,计算ΔU/ΔI;代入公式求得霍尔传感器灵 敏度K。
பைடு நூலகம் 二、测定通电螺线管B~X关系:
1、先用补偿法消除剩余电压。断开K2,使I=0。K1置
B 0I
N L2 D2
将霍尔传感器探头放在该处,则当调节电流 变化ΔI时,相应的磁场变化
B 0
N I
L2 D2
从而,系数K(霍尔传感器灵敏度)可求得:
U U L2 D2 K
B I 0 N
螺线管参数L、D、N及常数μ0已知,测得电流变
化ΔI时,相应的电压变化ΔU的一组值后,得到 ΔU/ΔI,代入上式即可求得K
【实验仪器】
为螺线管提供励磁 电流,产生磁场.
K2
2
K1
1
Vout和V- :输 出霍尔电压
V+和V- :给 霍尔元件提 供工作电流
【实验步骤】
2
K2
K1
1


刀接
开线
关 。
时 ,








【实验步骤】
一、测定霍尔传感器灵敏度K: 1、接线。将霍尔传感器探头放在螺线管中部;
2、让霍尔传感器处于标准化工作状态: 打开双刀 开关K2, 螺线管不通电,无磁场。单刀开关K1打 到位置1,调节“4.8~5.2V”电源输出电压,使数
于2,调节“2.4~2.6V”电源输出电压,使数字电压 表读数为0 mV 。(此时电压表量程开关拨在mV档)
2 K2 K11
2、合上K2,螺线管通以250mA电流,测出电流正向时 不同位置X处的UH值和电流反向时不同位置X处的UH值 从而求得该处UH的平均值,从而得到该处的B=UH/K 。
22 1K2 K1 1
27
注意事项
1)集成霍耳传感器的V+和V-极性不能接反,否则 将损坏传感器;
2)先按图接线,然后再开启电源; 3)仪器应预热5分钟后开始测量数据; 4)实验完毕后,应逆时针旋转电源上的三个调节
旋钮,使其恢复到起始位置(最小的位置).然后关 闭电源,再拆除接线; 5)数据测量完毕,先将数据由任课老师检查,确 认数据正确后,再整理实验桌; 6)注意有效数字运算和结果的保留(K、B)
K值确定后,只需移动霍尔探头测得螺线管内
轴线上各点的霍尔电压UH,即可由UH=KB求
得管内轴线上各点的磁场B的分布。
当B=0时,UH≠0实际上由于半导体材料结晶 不均匀,各种副效应及各电极不对称等引 起的电势差,该电动势U0称为剩余电压。
实验中在零磁场时,采用电压补偿法消除 剩余电压U0。
霍尔效应法测量螺线管磁场
【实验目的】
1、了解集成霍尔传感器的测量磁感应强度 的原理和方法。
2、学习用螺线管中心点的磁感应强度理论 计算值来校准集成霍尔传感器的灵敏度。
3、测量螺线管内磁感应强度与位置刻度之 间的关系
【实验原理】
现象 —— 霍尔效应
载流半导体薄片置于方向垂直于电流的磁场中时,在垂直于
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