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 霍尔效应法的应用(罗浩).ppt

发布:2016-12-20约1.76千字共19页下载文档
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霍尔效应的应用 左手定则: 1、判断安培力:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。这就是判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则。 2、判断洛伦兹力:将左手掌摊平,让磁感线穿过手掌心,四指表示正电荷运动方向,则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。 二、实验内容 通过测量试样的VH—IM曲线,学习消除系统误差的实验方法——对称测量法; 通过测量试样的VH—IS 和曲线;练习对称测量法 用霍尔元件测量长直螺线管轴向磁场分布。 五、注意事项 预热10分钟 使用前校准:当 Is为0时,将VH校准为0 实验完毕后,将IM、IS调零,才能关闭电源 * * 大学物理实验 指导老师:罗浩 ★ 一周内投10-2报告箱 ★进教室后请先签到 一、实验原理 1879年,24岁的霍尔在验证麦克斯韦理论时发现,磁场中的导体出现了横向电势差,他将这一发现写成名为“论磁铁对电流的新作用”?的论文,发表于《美国数学杂志》,后来成为众所周知的“霍耳效应”。 利用霍尔效应制成的各种半导体霍尔器件在自动化控制、检测技术及信息处理等领域有着极其广泛的应用。 本实验用霍尔效应法测螺线管的磁场分布。 Edwin Hall(1855~1938) 霍尔电压VH 、工作电流 IS 、磁感应强度B 相互垂直。 IS、B 有一个改变方向,VH 的方向随之改变;IS 、B 同时改变方向时, VH 的方向不变。 工作电流 IS A B 霍尔元件 霍尔效应原理图: n 型半导体,载流子为电子 fE fL 霍尔效应定义: 定向运动的带电粒子在磁场中运动,因受到洛伦兹力的作用而偏转。当带电粒子被约束在固体材料中时,这种偏转就导致在垂直于由电流和磁场所构成平面的方向上产生了正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。 螺线管的磁场分布规律 螺线管的磁场分布规律 R 600 500 400 300 200 100 0 VH(mV) V4(mV) V3(mV) V2(mV) V1(mV) IM(mA) 700 800 900 1000 Is+IM+ Is+ IM- Is-IM- Is- IM+ 表 1:研究VH与IM的关系,参数:L=16cm,IS=4.00mA 具体的做法是保持工作电流IS和B(即励磁电流IM)的大小不变,依此测量四种方向组合的电压V1、V2、V3和V4,即 V1 V2 V3 V4 (+IS, +IM) (+IS, -IM) (-IS, -IM) (-IS, +IM) 在产生霍尔效应的同时伴随着多种副效应 ,影响实验结果,必须设法消除。采用工作电流和磁场换向的对称测量法 ,基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除 。 霍尔效应副效应的消除方法——对称测量法: 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 VH(mV) V4(mV) V3(mV) V2(mV) V1(mV) IS(mA) 表 2:研究VH与IS的关系,参数:L=16cm,IM=1000mA Is换向 Is输入 IM 换向 IM 输入 表 3:测量长直螺线管磁感应强度分布规律, 参数:IS=4.00mA,IM=1000mA, 公式B=VH/KH IS KH为霍尔元件灵敏度 4 3 2 1 0 VH(mV) V4(mV) V3(mV) V2(mV) V1(mV) L(cm) 5 6 ↓ 16 B(mT) 表 3:测量长直螺线管磁感应强度分布规律, 公式B=VH/KH IS 参数:IS=4.00mA,IM=1000mA, KH=?mV/(mA·T)见面板参数 四、实验报告要求 2、作 VH — IM曲线 1、实验报告画表格誊写一遍, 计算VH和B 3、作VH — IS曲线 4、作螺线管轴线上磁感应强度分布曲线 L 0cm B 32cm 16cm *
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