霍尔效应测量螺纹管磁场

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,霍尔效应测量,螺纹管磁场,大学物理实验,物电学院普物教研室,【,实验目的,】,1,、解霍尔效应原理及霍尔元件有关参数的含义和作用。,2,、测绘霍尔元件的,VH-Is,，,VH-IM,曲线了解霍尔电势差,VH,与霍尔元件控制（工作）电流,Is,，磁感应强度,B,及,励磁电流和,IM,之间的关系。,3,、学习利用霍尔效应测量感应强度,B,及磁场分布。,4,、学习用,“,对称交换测量法,”,消除负效应产生的系统误差。,5,、掌握用霍耳元件测量通电螺线管轴向磁场的方法。,6,、了解通电长直螺线管轴线上的磁场强度分布。,1,、,FH2601,实验用数字源表,2,、,FH4512A,霍尔效应螺纹管磁场实验仪,【,实验仪器,】,FH2601,实验用数字源表,图,5 FH2601,实验用数字源表平面图,FH4512A,霍尔效应螺旋管实验仪,图,4 FH4512A,螺旋管磁场实验仪,霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中,受洛仑兹力的作用而引起的偏转。当带电粒子（电,子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致,在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧,的聚积，从而形成附加的横向电场。,【,实验,原理,】,1,、霍耳元件测磁场原理,霍尔效应原理图,图,1,霍尔效应原理,2,、用霍耳元件测通电长直螺线管轴向磁感应强度,B,分布,图,3,螺旋管轴线上磁场分析,实验项目,一、研究霍尔效应及霍尔元件特性,1,、测量霍尔元件零位（不等位）电势,V,0,及不等位电阻,R,0,=V,0,/Is,2,、研究,VH,与励磁电流,I,M,，工作（控制）,电流,I,s,之间的关系,二、测量螺纹管的磁感应强度,B,1,、测量螺纹管中心的磁感应强度,B,2,、测量螺纹管磁感应强度,B,的分布,【,实验内容,】,1,、熟悉,FH2601,三个部分的功能。,a)FH2601,数字源表，面板的左边是大电流恒流,源，只能用于螺旋管线包励磁用，严格禁止用,于霍尔片工作电流。,b)FH2601,数字源表面板中部是电压检测部分，,用于测量霍尔电压的大小。,c)FH2601,数字源表面板右边是霍尔片工作电流源,。,2,、连线路,首先将二个电流源输出调节到最小。,a),将霍尔传感器的工作电流端（红色线,+,、黑色线,-,）与,FH2601,的,2mA,电流输出端相连接。,b),将霍尔传感器的输出电压（霍尔电压）与,FH2601,的电压检测输入端相连接。,c),将螺旋管线包的输入线与,FH2601,的,1A,恒流源相连接。,注意以上三组线千万不能接错，以免烧坏元件。确认接线无误后开机。,3,、研究霍尔效应与霍尔元件特性,a),测量霍尔元件的零位（不等位）电势,V,0,和不,等电阻,R,0,（,1,）短路之间霍尔电压输入端，调节调零旋纽,使电压表显示,00.00mv,；,（,2,）断开励磁电流,IM,。,（,3,）调节霍尔控制（工作）电流,Is=2.00mA,，开,关改变霍尔工作电流输入方向分别测出零位霍,尔电压,V,O1,、，,V,O2,并计算出不等位电阻。,b),测量霍尔电压,VH,与工作电流,Is,的关系,将霍尔探测棒移至螺旋管中心，调节,I,M,=1000mA,，调节,Is =0.500,、,1.00,、,5.00mA,（励磁电流为,100.0mA,），分别测出其相应的霍尔电压,V,H,填入表（,1,）。绘出,I,s,V,H,曲线，验证线形关系。,c),测量霍尔电压,V,H,与励磁电流,I,M,的关系,霍尔元件仍位于气隙中心，调节,I,s,=5.00mA,，调节,I,M,=50,、,100,、,2001000mA,，分别测量霍尔电压,V,H,值填入表（,2,），并绘出,I,M,-V,H,曲线，验证线性关系的范围，分析当,I,M,达到一定值以后，,I,M,-V,H,直线斜率变化的原因。,测量螺旋管中磁感应强度,B,的分布,a),将霍尔控制棒移到螺旋管中间位置（探测棒,上标有标记线），调节,IM=1000,mA,，,Is,=5.00mA,，测量相应的,VH,。,b),将霍尔元件从中心向边缘移动每隔,10mm,选,一个点测出相应的,VH,，填入表,3,。,c),由以上所测,VH,值，由公式,VH =KHISB,计算,出各点的磁感应强度，并绘出,B-X,图，显示螺,旋管内,B,的分布状态。,【,思考与讨论,】,1,、霍耳效应的定义是什么,?,用它测磁场的,原理是什么,?,工作电流,IS,、螺线管磁场,B,、,霍耳电势差,VH,三者方向关系是什么？,2,、,与霍耳效应同时产生的副效应是否一定,很小？实验是如何基本消除副效应产生,的附加电势差的,？,再见！,