实验8 霍尔效应法测量磁场A4

霍尔效应测磁场霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。

1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。

后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。

随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。

在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。

近年来，霍尔效应实验不断有新发现。

1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。

目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。

在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。

【实验目的】1．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V H—Is，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is、磁感应强度B之间的关系。

3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度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。

【实验原理】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。

如图13-1所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X正向通以电流Is（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流Is相反的X负向运动。

由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。

实验3.7 霍尔效应法测量磁场随着电子技术的不断发展，霍尔器件越来越得到广泛的应用。

霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且，随着实验电子技术的进展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面。

置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年在研究载流导体载磁场中受力性质时发现的一种电磁现象，后被称为霍尔效应。

【实验目的】1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。

2．掌握测试霍尔元件的工作特性的方法。

3．学习用霍尔效应测量磁场的方法。

4．学习用“对称测量法”消除副效应的影响。

5．描绘霍尔元件试样的V H− I S和V H− I M曲线。

6．学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布，描绘B - X曲线。

【实验原理】1．霍尔效应法测量磁场原理霍尔效应从本质上讲是指运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起偏转的现象。

当带电粒子（电子或空穴）被约束在固定材料中时，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的聚积，从而形成附加的横向电场。

对于图3-20所示的半导体试样，若在X方向通以电流I S ，在Z方向加磁场B，则在Y方向即试样A、A' 方向电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场—霍尔电场，电场的指向取决于试样的导电类型。

图3-20 霍尔效应法测量磁场原理显然，该电场阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受到的横向电场力eE H与洛伦兹力相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有eE H （3-44）v eB其中H E 为霍尔电场，v 是载流子在电场方向上的平均漂移速度。

设试样的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S = （3-45）由式（3-44）和式（3-45）可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1（3-46） 即霍尔电压V H （A 、A ′电极之间的电压）与I S B 乘积成正比，与试样厚度d 成反比。

霍尔效应法测磁场
嘿，朋友们！今天咱来聊聊霍尔效应法测磁场这档子事儿。

你说磁场这玩意儿，看不见摸不着的，咋知道它啥样呢？这就好比那神秘的小精灵，在暗处偷偷捣鼓着啥，咱得想个办法把它给揪出来呀！霍尔效应法就是咱的秘密武器啦！
想象一下，有个小薄片，就像个勇敢的小战士，被放在磁场里。

当有电流通过它的时候，嘿，神奇的事情发生了！这个小战士就会感受到磁场的力量，然后产生一个小电压。

这就好像小战士给咱发出了信号，告诉咱磁场在这儿呢！
要做这个实验，咱可得准备些东西。

那测量的仪器就像是咱的宝贝工具，得精挑细选。

还有那连线啥的，可不能马虎，得像给小娃娃扎辫子一样仔细。

然后呢，通上电流，看着仪表上的数据跳动，就好像在听磁场给咱讲故事。

有时候数据不太稳定，别急呀，就像咱走路有时候也会绊一下，调整调整就好啦。

你说这霍尔效应法测磁场是不是很有趣？就像在和磁场玩捉迷藏，咱得通过各种线索找到它。

这过程中可能会遇到一些小麻烦，比如仪器不太听话啦，或者环境有点干扰啦，但这也是探索的乐趣所在呀！
咱就这么一点点地探索，一点点地了解磁场的秘密。

就好像拼图一样，一块一块地把磁场的模样给拼出来。

每次得到一个准确的数据，那感觉，就像找到了宝藏的一角，心里那个美呀！
这就是霍尔效应法测磁场，它让我们能深入到那个神秘的磁场世界里，去发现那些我们平时看不到的奇妙之处。

它就像一把钥匙，打开了我们了解磁场的大门。

难道你不想去试试，亲自感受一下和磁场捉迷藏的乐趣吗？别犹豫啦，赶紧行动起来吧！。

用霍尔效应测量磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应测量磁场的方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压，并计算磁场强度。

二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应。

设导体的厚度为 d，宽度为 b，通过的电流为 I，磁场强度为 B，电子的电荷量为 e，电子的平均漂移速度为 v，则霍尔电压 VH 可以表示为：VH ＝ KHIB/d其中，KH 为霍尔元件的灵敏度。

三、实验仪器1、霍尔效应实验仪。

2、直流电源。

3、数字电压表。

4、特斯拉计。

四、实验步骤1、按照实验仪器的说明书连接好电路，确保连接正确无误。

2、打开直流电源，调节电流输出，使通过霍尔元件的电流达到一个预定的值，例如 I ＝ 500mA。

3、将特斯拉计探头放置在霍尔元件附近，测量磁场强度 B。

记录此时的磁场强度值 B1。

4、改变磁场方向，再次测量磁场强度 B，记录为 B2。

5、移动霍尔元件在磁场中的位置，测量不同位置处的霍尔电压VH。

6、改变通过霍尔元件的电流大小，重复步骤3 5，测量多组数据。

五、实验数据记录与处理｜电流 I （mA) ｜磁场强度 B1 （T) ｜磁场强度 B2 （T) ｜霍尔电压 VH1 （mV) ｜霍尔电压 VH2 （mV) ｜｜｜｜｜｜｜｜ 500 ｜ 010 ｜－010 ｜ 250 ｜－250 ｜｜ 1000 ｜ 020 ｜－020 ｜ 500 ｜－500 ｜｜ 1500 ｜ 030 ｜－030 ｜ 750 ｜－750 ｜根据实验数据，计算霍尔元件的灵敏度 KH。

以电流 I ＝ 500mA 为例：KH ＝ VH1 ／（I × B1 × d) ＝ 250 ／（500 × 010 × d)同理，可计算其他电流下的 KH 值，并取平均值。

六、实验误差分析1、系统误差实验仪器本身的精度限制，如直流电源的输出稳定性、数字电压表的测量精度等。

霍尔效应与磁场测量实验报告摘要本实验利用霍尔效应测量不同磁场下电流对电压的影响，得到了霍尔系数和磁场强度之间的关系，并用线性回归得出了磁场强度和电压的线性关系式。

此外，还探究了霍尔电压在不同置入方向时的变化规律，证明了霍尔电压与磁场和电流方向的夹角相关。

最后，还比较了实验数据和理论计算值的误差，证明实验结果具有较高的精度。

关键词：霍尔效应；霍尔系数；磁场强度；线性关系引言在磁场测量中，霍尔效应是一种较常用的方法。

它利用了霍尔元件在磁场作用下产生的电势差，通过简单的测量，可以得到磁场的相关参数。

霍尔效应也广泛应用于电子学、传感器和精密测量等领域。

因此，掌握霍尔效应在磁场测量中的应用和实验方法是十分必要的。

实验目的1．学习霍尔效应的基本原理和相关概念。

2．通过实验掌握利用霍尔效应测量磁场的方法。

3．研究霍尔系数与磁场强度之间的关系，并得出线性关系式。

4．研究霍尔电压在不同方向输入时的变化规律。

实验原理霍尔效应是指，当一块导电材料被竖直放置于磁场中，并在该材料的一个面（称为霍尔面）上通电流时，垂直于霍尔面方向的电势差被感应。

这个电势差被称为霍尔电压VH，它的大小与电流I、磁场B以及材料本身的性质有关。

其中，材料本身的属性用霍尔系数RH表示，RH是一个常量，它与材料类型、温度和其它因素有关，一般在室温下只与材料本身的物理结构相关。

因此，VH和B之间的关系可以用下列公式表示：VH= RH×B×I当B、I固定时，VH与RH成正比，而RH被称为霍尔系数。

霍尔系数是一重要物理参数，它的大小决定了霍尔电压的灵敏度和分辨率。

实验装置霍尔效应实验仪、数字万用表、磁铁、直流电源。

实验步骤1.首先，将试样（霍尔元件）平放在实验仪器的省略图所示的导轨上，并用望远镜对试样进行调节，使其保持水平态度。

同时，用数字万用表测量试样上的电阻值。

2.然后，在铁环上放置一个直径约为10 cm的磁铁，使其置于试样正下方10 cm左右的位置。

实验8霍尔元件测磁场霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。

金属材料的霍尔效应太弱而未得到实际应用。

随着半导体材料和制造工艺的发展，人们利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到使用和发展，广泛用于非电量检测、电动控制、电磁测量和计算装置方面。

近年来霍尔效应实验不断有新的发现，在低温和强磁场条件下的量子霍尔效应是凝聚态物理领域最重要的发现之一。

目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并已取得了重要应用。

【实验目的】（1）了解霍尔效应原理。

（2）学习利用霍尔效应测量霍尔元件有关参数。

（3）学习用“对称交换测量法”消除附加效应的影响。

（4）学习用霍尔元件测磁场的基本方法。

【实验仪器】霍尔效应实验仪，霍尔效应测试仪【原理】1．霍尔效应1879年，当时为美国普多金斯大学研究生院二年级学生的霍尔，在研究载流导体在磁场中受力性质时发现：当一电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于电流和磁场的方向导体的两侧会产生一电位差，如图4-8-1所示。

将这种实验现象称做霍尔效应，所产生的电位差称霍尔电压，产生霍尔效应的载流导体、半导体、离子晶体称霍尔元件。

霍尔电压的成因可用电子论解释：导体中若沿X方向通以电流，电流密度为J，则有沿负X方向运动的电子，设速度为v,此电子f的作用，将受Z方向的磁场B的洛伦兹力B从而在导体A侧积累了电子，这样就形成了E，即形成了霍尔电压沿负Y方向的电场HU。

H2．测磁场原理如果导体中电流I是稳定而均匀的，则电流密度J的大小为I J Ld=式中，L 为矩形导体的宽；d 为其厚度；Ld 为导体垂直于电流方向的截面积。

如果在导体所在的范围内，磁场B 也是均匀的，则霍尔电场也是均匀的，大小为HH U E L=（4-8-1） 霍尔电场的建立使电子受到一电场力E f ,方向与洛伦兹力相反，并随着电荷积累的增加，霍尔电场的电场力也增大。

当达到一定程度时，电场力E f 与洛伦兹力B f 大小相等，电荷积累达到动态平衡，形成稳定的霍尔电压，同时电流I 恢复到原来的稳定值，达到动态平衡时有H e v B e E = (4-8-2） 将式（4-8-1）代入得H U v B L = （4-8-3） 在此式中，H U 、L 容易测，但电子运动速度v 难用简单的方法测量，而电流I 是容易测量的，为此将v 变成与I 有关的参数。

霍尔效应测量磁场实验报告一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应测量磁场的方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪进行测量和数据处理。

二、实验原理1、霍尔效应当电流 I 沿垂直于磁场 B 的方向通过半导体薄片时，在薄片的垂直于电流和磁场的两侧面之间会产生一个横向电势差 UH，这个现象称为霍尔效应。

UH 称为霍尔电势差。

霍尔电势差的产生是由于运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用。

设半导体薄片中的载流子（假设为电子）的电荷量为 q，平均定向移动速度为 v，薄片的宽度为 b，厚度为 d，则电子受到的洛伦兹力为：F ＝ qvB在洛伦兹力的作用下，电子向一侧偏转，从而在薄片的两侧面之间形成了一个电场E，当电场力与洛伦兹力达到平衡时，电子不再偏转，此时有：qE ＝ qvBE ＝ vB电场强度 E 与电势差 UH 的关系为：E ＝ UH ／ b所以霍尔电势差为：UH ＝ IB ／ nqd其中，n 为载流子浓度。

2、霍尔系数和灵敏度霍尔系数 RH ＝ 1 ／ nq，它反映了材料的霍尔效应特性。

霍尔元件的灵敏度 KH ＝ RH ／ d，表示单位磁感应强度和单位控制电流下的霍尔电势差。

三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、毫安表、伏特表等。

四、实验内容及步骤1、仪器连接按照实验仪器说明书，将霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表等正确连接。

2、调节磁场打开特斯拉计，调节磁场强度到一定值，并记录下来。

3、测量霍尔电势差（1）保持磁场强度不变，改变电流 I 的大小，测量不同电流下的霍尔电势差 UH，并记录数据。

（2）保持电流 I 不变，改变磁场强度 B 的大小，测量不同磁场强度下的霍尔电势差 UH，并记录数据。

4、数据处理（1）根据测量数据，绘制 UH I 曲线和 UH B 曲线。

（2）通过曲线斜率计算霍尔系数 RH 和灵敏度 KH。

五、实验数据记录与处理1、数据记录｜电流 I （mA) ｜霍尔电势差 UH （mV) ｜磁场强度 B （T) ｜霍尔电势差 UH （mV) ｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 100 ｜ 500 ｜ 010 ｜ 550 ｜｜ 200 ｜ 1000 ｜ 020 ｜ 1100 ｜｜ 300 ｜ 1500 ｜ 030 ｜ 1650 ｜｜ 400 ｜ 2000 ｜ 040 ｜ 2200 ｜｜ 500 ｜ 2500 ｜ 050 ｜ 2750 ｜2、绘制曲线以电流 I 为横坐标，霍尔电势差 UH 为纵坐标，绘制 UH I 曲线。

霍尔效应与磁场测量实验报告霍尔效应与磁场测量实验报告
霍尔效应是一种被广泛使用的物理现象，它通过测量电流电压之间的关系来计算磁场的强度。

本报告的目的是通过实验来计算用铁磁体产生的磁场的强度，最后通过实验结果验证霍尔效应的有效性。

实验步骤：首先准备好所需的实验仪器，包括铁磁体、变压器、导线和AC电压表。

使用铁磁体将2个导线搭接，并在两端形成一个铁氧体磁场。

然后给变压器输入AC电压，测量导线的交流电压大小。

最后，根据物理公式计算磁场的强度。

实验结果：从实验室结果来看，在输入AC电压为120V时，测得的导线两端的电压分别为2V和3V。

根据霍尔效应，磁场的强度可以计算为0.5A/m。

重复实验结果：为了确认实验结果的准确性，重复了试验，得到的实验结果基本一致，磁场强度也基本保持在0.5A/m左右。

结论：从实验结果来看，霍尔效应能有效地测量由铁氧体产生的磁场强度，结果基本一致，可靠性较高。

用霍尔效应测量磁场的实验报告
实验目的：掌握用霍尔效应测量磁场的方法，并测量出磁场的大小。

实验原理：当一个电流通过一块导体板时，如果与该板垂直方向的磁场发生变化，板上就会产生电势差，即霍尔电压，这就是霍尔效应。

霍尔效应的公式为：VH=B·IB·d，其中VH为霍尔电压，B为磁场大小，IB为电流大小，d为针对霍尔元件的厚度。

实验材料：磁铁、霍尔元件、导线、电流表、电压表、万用表。

实验步骤：
1. 在实验板上固定霍尔元件，并将元件上的三个接头与接线柱连接。

2. 连接电路：电流表与霍尔元件串联，接线柱连接电流源，电源的正电极通过导线连接与霍尔元件的横向端子相接，负极通过导线连接与霍尔元件的竖向端子相接。

3. 调节电流源的纹波电流为零，保证恒流源的输出电流稳定在一个合适的电流值。

4. 将磁铁从霍尔元件上方经过，记录其所在位置和霍尔电压。

5. 依次改变磁铁的位置，记录每个位置的霍尔电压。

6. 将上述实验结果整理，根据霍尔效应公式求出磁场大小B。

实验结果：
磁铁位置（cm）霍尔电压（V）
0 0
1 0.14
2 0.28
3 0.42
4 0.56
公式计算：B=VH÷IB÷d，VH=0.56V，IB=0.5A，d=0.1mm。

B=0.56÷0.5÷0.1=11.2T。

实验结论：通过霍尔效应测量出磁场大小为11.2T。

篇一：霍尔元件测磁场实验报告用霍尔元件测磁场前言：霍耳效应是德国物理学家霍耳（a.h.hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。

由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。

六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。

利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。

由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。

此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。

近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。

在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。

了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。

教学目的：1. 了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。

2. 掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。

3. 学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。

教学重难点： 1. 霍尔效应2. 霍尔片载流子类型判定。

实验原理如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中，其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（m、n和p、s），径电极m、n 通以直流电流ih，则在p、s极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。

这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。

图片已关闭显示，点此查看假设霍尔片是由n型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极m、n上通过的电流由m极进入，n极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流is的方向相反为v,运动的载流子在磁场b中要受到洛仑兹力fb的作用，fb=ev×b，电子在fb的作用下，在由n→m运动的过程中，同时要向s极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（p极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差vh，即霍尔电势差。

【物理课件】用霍尔效应测量磁场
霍尔效应是一种基于电子的磁电效应的测量方法，它能够精确地测量磁场的强度，且
适用于不同形状的磁场。

在实际应用中，霍尔元件通常通过连接电源、电流计和电压计来
实现测量。

霍尔元件是一种由固体材料制成的半导体组件，具有特殊的电性质。

当霍尔元件处于
磁场中时，电流沿着元件的一侧进入，在另一侧出现一个霍尔电压。

这个霍尔电压与磁场
的方向和磁场强度成正比。

因此，我们可以通过测量霍尔电压来确定磁场的强度。

在实际操作中，我们需要将霍尔元件放入磁场中，并通过连接电源、电流计和电压计，来实现对霍尔电压的测量。

具体流程如下：
1. 将霍尔元件置于磁场中，并连接电源。

电源向霍尔元件提供一定的直流电流，使
得霍尔元件能够产生霍尔电压。

2. 通过电流计来测量霍尔元件流过的电流。

这个电流通常很小，为几微安。

3. 通过电压计来测量霍尔电压。

这个电压与磁场的方向和磁场强度成正比。

因此，
我们可以通过测量霍尔电压来确定磁场的强度。

4. 重复这个过程，改变霍尔元件在磁场中的位置。

从而获得不同位置的霍尔电压，
并根据不同的电压来确定不同位置的磁场强度。

需要注意的是，在实际操作中，我们需要保证霍尔元件的定位和测量精度。

还需要注
意测量结束后，将所有仪器和元件断开，以避免对下一次测量造成干扰。

综上所述，霍尔效应是一种可靠且精确的测量磁场强度的方法，可以广泛应用于物理
实验和工程应用中。

同时，我们需要注意实验过程中的细节，并严格控制误差以提高测量
精度。

霍尔效应测磁场霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。

1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。

后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。

随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。

在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。

近年来，霍尔效应实验不断有新发现。

1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。

目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。

在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。

【实验目的】1．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V H—Is，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is、磁感应强度B之间的关系。

3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度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。

【实验原理】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。

如图13-1所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X正向通以电流Is（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流Is相反的X负向运动 。

由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。

霍尔效应及磁场的测定近年来，在科研和生产实践中，霍尔传感器被广泛应用于磁场的测量，它的测量灵敏度高，体积小，易于在磁场中移动和定位。

本实验利用霍尔传感器测量通电螺线管内直流电流与霍尔传感器输出电压之间的关系，证明霍尔电势差与螺线管内的磁感应强度成正比，从而掌握霍尔效应的物理规律；用通电螺线管中心点磁场强度的理论计算值作为标准值来校准霍尔元件的灵敏度；用霍尔元件测螺线管内部的磁场沿轴线的分布。

【实验目的与要求】1.了解霍尔传感器的工作原理，学习测定霍尔传感器灵敏度的方法；2.掌握用霍尔传感器测量螺线管内磁感应强度沿轴线方向的分布。

【实验原理】 一、霍尔效应图8-1 霍尔效应原理图把矩形的金属或半导体薄片放在磁感应强度为B 的磁场中，薄片平面垂直于磁场方向。

如图8-1所示，在横向方向通以电流I ，那么就会在纵向方向的两端面间出现电位差，这种现象称为霍尔效应，两端的电压差称为霍尔电压，其正负性取决于载流子的类型。

(图8-1载流子为带负电的电子，是N 型半导体或金属)，这一金属或半导体薄片称为霍尔元件。

假设霍尔元件由N 型半导体制成，当霍尔元件上通有电流时，自由电子运动的方向与电流I 的流向相反的。

由于洛伦兹力B v e F m ⨯-=的作用，电子向一侧偏转，在半导体薄片的横向两端面间形成电场，称为霍尔电场H E ，对应的电势差称为霍尔电压U H 。

电子在霍尔电场H E 中所受的电场力为H H E e F -=，当电场力与磁场力达到平衡时，有()()0=⨯-+-B v e E e HB v E H ⨯-=若只考虑大小，不考虑方向有 E H =vB 因此霍尔电压U H =wE H =wvB (1)根据经典电子理论，霍尔元件上的电流I 与载流子运动的速度v 之间的关系为 I=nevwd (2)式中n 为单位体积中的自由电子数，w 为霍尔元件纵向宽度，d 为霍尔元件的厚度。

由式(1)和式(2)可得IB K IB d R end IB U H H H =⎪⎭⎫⎝⎛== (3) 即IK U B H H =(4) 式中en R H 1=是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍尔系数，而K H 称为霍尔元件的灵敏度。

霍尔效应测磁场霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。

1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。

后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。

随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。

在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。

近年来，霍尔效应实验不断有新发现。

1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。

目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。

在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。

【实验目的】1．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V H—Is，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流Is、磁感应强度B之间的关系。

3．学习利用霍尔效应测量磁感应强度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。

【实验原理】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。

如图13-1所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X正向通以电流Is（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流Is相反的X负向运动。

由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。