大学物理实验教案-霍尔效应 (1)

大学物理实验报告霍尔效应一、实验目的1、了解霍尔效应的基本原理。

2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪测量霍尔电压、电流等物理量。

二、实验原理1、霍尔效应将一块半导体薄片置于磁场中（磁场方向垂直于薄片平面），当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上会产生一个横向电场，这种现象称为霍尔效应。

2、霍尔电压产生的横向电场导致薄片两侧出现电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$ 。

霍尔电压的大小与通过薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝＼frac{R_H IB}｛d}＄其中，＄R_H$ 称为霍尔系数，它与半导体材料的性质有关。

3、磁场的测量若已知霍尔系数＄R_H$ 、通过的电流＄I$ 以及霍尔电压＄U_H$ ，则可以计算出磁感应强度＄B$ ：＄B ＝＼frac{d U_H}｛R_H I}＄三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。

四、实验内容与步骤1、仪器连接将霍尔效应实验仪的各部分按照说明书正确连接，确保线路接触良好。

2、调节参数（1）调节励磁电流，使磁场达到一定强度。

（2）调节工作电流，使其在合适的范围内。

3、测量霍尔电压（1）保持励磁电流不变，改变工作电流，测量不同工作电流下的霍尔电压。

（2）保持工作电流不变，改变励磁电流，测量不同励磁电流下的霍尔电压。

4、数据记录将测量得到的电流、霍尔电压等数据准确记录在表格中。

五、实验数据记录与处理1、数据记录表格｜工作电流 I （mA) ｜励磁电流 IM （A) ｜霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜ 100 ｜ 050 ｜ 250 ｜｜ 150 ｜ 050 ｜ 375 ｜｜ 200 ｜ 050 ｜ 500 ｜｜ 250 ｜ 050 ｜ 625 ｜｜ 100 ｜ 100 ｜ 500 ｜｜ 100 ｜ 150 ｜ 750 ｜｜ 100 ｜ 200 ｜ 1000 ｜2、数据处理（1）根据实验数据，绘制霍尔电压＄U_H$ 与工作电流＄I$ 的关系曲线，分析其线性关系。

《霍尔效应》教案[精选五篇]第一篇：《霍尔效应》教案《霍尔效应》教案一、教学目标【知识与技能】知道霍尔效应的原理，了解霍尔效应在生活中的应用。

【过程与方法】通过观察实物，思考交流，分析霍尔效应的原理，了解物理学科在生活中的应用。

【情感态度与价值观】增加对物理学科的学习兴趣，体会物理学在生活中无处不在的特点，养成科学思考的学习习惯和态度。

二、教学重难点【重点】霍尔效应的产生过程。

【难点】霍尔效应的应用。

三、教学方法观察法、讨论法、问答法、多媒体展示等。

四、教学过程环节一：新课导入展示霍尔元件的实物，并介绍他的作用：能够精确测量出磁场的变化，在很多领域中都发挥着很大的作用，例如电机中测定转子转速，录像机的磁鼓，电脑中的散热风扇等。

教师提问：这个元件是怎样工作的呢?今天我们就一起来做个课题研究——霍尔效应。

环节二：新课探究展示多媒体：动画模拟产生霍尔效应的过程，请学生找到条件并进行总结。

回答：有一个矩形导体，并且有电流，加载与电流方向垂直的磁场，发现矩形导体上会出现电势差。

补充回答：电势差的方向是上下的，说明与电流和磁场构成的面垂直。

点评总结，归纳出霍尔效应的原理。

教师展示一些霍尔元件的例子说明探测磁场大小的作用。

问题：为什么霍尔元件能探测磁感应强度大小呢?回答：应该是产生的电势差发生变化，也就是说霍尔效应中，磁感应强度变化，能导致电势差的变化。

问题：很对，电势差大小还与什么有关呢?结合教材互相交流一下。

回答：还应该与电流大小、矩形导体厚度有关系。

环节三：应用提升向学生介绍霍尔传感器的原理和作用：霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。

开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。

开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。

线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。

线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。

闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。

霍尔效应实验探究教案标题：霍尔效应实验探究教案一、引言霍尔效应是电磁学中一种重要的现象，指的是在导体中有电流通过时，如果垂直于电流方向施加一个磁场，将会产生电势差。

这一效应不仅在理论上有重要的意义，也在实际应用中有广泛的用途。

为了帮助学生深入了解和掌握霍尔效应的原理和实验方法，本教案将针对霍尔效应实验进行探究。

二、实验目的本实验的主要目的是通过观察和测量霍尔效应，理解其原理，并学会使用霍尔效应测量磁场强度的方法。

三、实验器材1. 直流电源2. 多用途电表3. 磁场强度测量仪器4. 导线5. 霍尔元件和测试电路四、实验步骤1. 将实验器材准备齐全，并按照实验电路图进行连接。

2. 在实验过程中，注意安全操作，遵守实验守则。

五、实验原理霍尔效应是由美国物理学家霍尔在1857年首次发现并描述的。

当导体中有电流通过时，如果垂直于电流方向产生一个磁场，磁场将对流体中的载流子施加一个力，导致电子在导体中聚集，形成一个带正电荷和带负电荷的区域，从而引起导体横向的电势差。

这种电势差就是霍尔电势。

六、实验过程1. 按照实验步骤进行实验器材和电路的连接。

2. 将导线连接到直流电源和霍尔元件上，并将多用途电表连接到霍尔元件的输出端。

3. 调节实验电路，使得电流和磁场强度保持在一定范围内。

4. 分别测量不同电流和磁场强度条件下的霍尔电势差。

5. 记录实验数据，并进行数据分析。

七、实验结果分析根据实验所得数据，可以绘制电流与霍尔电势差的曲线图，进一步分析它们之间的关系。

可以观察到，当电流和磁场强度发生变化时，霍尔电势差也会随之变化。

同时，可以利用实验数据计算、验证霍尔系数的大小。

八、实验结论通过本实验，我们深入了解了霍尔效应的原理，并学会了使用霍尔效应测量磁场强度的方法。

实验结果表明，电流和磁场强度对霍尔电势差有重要影响，并且可以通过实验数据计算出霍尔系数的值。

九、教学反思本实验设计合理、步骤简单，有助于学生理解霍尔效应的原理和实验方法。

大物实验报告霍尔效应
《大物实验报告：霍尔效应》
霍尔效应是指在导体中有电流通过时，垂直于电流方向的磁场会产生电势差，这种现象被称为霍尔效应。

霍尔效应的发现和研究对于理解电磁现象和应用于各种电子设备中具有重要意义。

在本次实验中，我们将探究霍尔效应的基本原理和应用。

实验步骤：
1. 准备实验装置：实验装置包括导体样品、电源、磁场源和电压测量仪器。

2. 施加电流：将电流通过导体样品，观察电压测量仪器的读数。

3. 施加磁场：在导体样品周围施加磁场，再次观察电压测量仪器的读数。

4. 记录数据：记录不同电流和磁场下的电压测量值。

实验结果：
通过实验数据的记录和分析，我们发现在施加磁场后，电压测量仪器的读数发生了变化。

这表明在导体中有电流通过时，垂直于电流方向的磁场会产生电势差，即霍尔效应的存在。

实验结果与霍尔效应的基本原理相符合。

实验结论：
霍尔效应是一种重要的电磁现象，它在各种电子设备中具有广泛的应用。

例如在传感器中，霍尔效应可以用来测量磁场强度；在电子仪器中，霍尔效应可以用来控制电流和电压。

因此，对霍尔效应的研究和应用具有重要的意义。

总结：
通过本次实验，我们深入了解了霍尔效应的基本原理和应用。

霍尔效应的发现和研究对于电磁现象的理解和电子设备的应用具有重要意义。

我们将继续深入
研究霍尔效应，并探索其在各种领域的应用潜力。

【实验名称】霍尔效应（一）【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．学习用“对称测量法”消除付效应的影响，测量试样的VH—IS；和VH—IM曲线。

3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

【实验仪器】霍尔效应实验仪【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的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。

对于图1（a）所示的N型半导体试样，若在X方向通以电流1s，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力FB = e v B （1）则在Y方向即试样A、A '电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场一霍尔电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对N型试样，霍尔电场逆Y方向，P 型试样则沿Y方向，有：Is (X)、B (Z) EH (Y) <0 (N型)EH (Y) >0 (P型)显然，该电场是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力HeE与洛仑兹力eVB相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有HeE= B v e（2）其中HE为霍尔电场，v是载流子在电流方向上的平均漂移速度。

设试样的宽为b，厚度为d，载流子浓度为n，则bdvneIs=（3）由（2）、（3）两式可得dBIRdBInebEV SHSHH===1（4）即霍尔电压HV（A、A'电极之间的电压）与IsB乘积成正比与试样厚度成反比。

比例系数neRH1=称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，810⨯=IsBdVR HH1、由RH的符号(或霍尔电压的正、负)判断样品的导电类型判断的方法是按图一所示的Is和B的方向，若测得的VH = VAA’触f <0，(即点A的电位低于点A′的电位) 则RH为负，样品属N型，反之则为P型。

霍尔效应教案设计教学目的：1.使学生理解掌握霍尔效应的内容；2.通过霍尔效应的教学过程，使学生初步了解科学研究的方法；3.尝试将教学过程变成师生互动，共同探索，再现科学研究的过程；4.介绍创新思维的重要方法之一：批判性思维方法。

教学过程：一、引入问题前面我们讨论了带电粒子在电场和磁场中运动时受力的情况。

那么，在通电导体上同时加上磁场时将发生怎样的情况？如图所示，将一块长为a宽为b、厚为d的载流导体薄片置于磁场中，由于洛仑兹力的作用，会在与磁场和电流二者垂直的方向上出现横向电势差，这一现象就叫做霍尔效应。

这个电势差叫做霍尔电压。

如果撤去磁场，那么霍尔电压也就随之消失。

接下来的问题是，霍尔效应有那些规律？下面我们从理论上进行分析。

二、霍尔效应设导体薄片中的电流是由自由电子定向移动产生的，当薄片中通以电流I时，电子运动的方向与电流的方向相反。

如果在电流方向的垂直方向上加以磁感强度为B的磁场后，薄片中运动的电子e将受到洛仑兹力的作用。

设电子定向运动的平均速度为v，则洛仑兹力f的大小为f=eBv，方向为垂直纸面向里。

因此，在里侧表面上积累有负电荷，外侧表面上积累有正电荷。

随着电荷的积累，在两侧表面之间出现了电场强度为E的匀强电场，使电子e受到一个与洛仑兹力方向相反的电场力Fe的作用。

电荷在侧面上不断积累，电场力也不断增大。

当电场力增大到正好等于洛仑兹力时，就达到了动态平衡。

动态平衡时薄片两侧面积累的电荷所产生的电场叫做霍尔电场，用EH表示；两侧面间的霍尔电压用UH表示。

霍尔电场对电子的作用力的大小为：Fe=eEH，它与洛仑兹力在数值上相等，即eEH=eBv,于是有EH=Bv。

由于霍尔电场是匀强电场，所以EH=UH/b，则上式可写为上式给出了霍尔电压UH、磁场感强度B以及电子运动速度v之间的关系，但实际上易于测量的是电流I，而不是电子运动速度v，因此有必要对上式进行变换。

设导体内单位体积内电荷数为n（电荷密度），电子电量为e，定向运动的平均速度为v，则导体中的电流I=nebdvv=I/( nebd )代入上式UH=Bbv=BbI/( ned )=BI/(ned )由此可见，UH与I、B成正比，与n、d、e成反比，而与b 无关。

大学物理实验报告姓名学号专业班级实验名称霍尔法测磁场实验日期[实验目的]1.了解产生霍尔效应的机制；2.掌握霍尔效应实验中各种副效应的产生原因及消除方法；3.学会使用霍尔效应实验装置；4.学会利用霍尔效应测量磁场的基本方法。

[实验原理]霍尔效应装置如图1和图2所示。

将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B 的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极、上施加电流I时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力F B的作用。

无论载流子是负电荷还是正电荷，F B的方向均沿着x方向，在洛伦兹力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片、两侧产生一个电位差,,形成一个电场E。

电场使载流子又受到一个与方向相反的电场力，其中b为薄片宽度，F E随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时＝，即这时在、两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极、称为霍尔电极。

另一方面，设载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度I与u的关系为：可得到令则称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。

根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。

在应用中，常以如下形式出现：(7)式中称为霍尔元件灵敏度，I称为控制电流。

只要测出霍尔电压，即可算出磁场B的大小；并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子，P 型半导体多数载流子为空穴),则由的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。

由于霍尔效应建立所需时间很短(10-12~10-14s),因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。

霍尔效应的副效应：1．不等位电势差当电流流过霍尔元件时，由于霍尔元件在实际制备过程中很难做到两个霍尔电极P与S位于同一个等势面上，因而无论有无磁场，P、S之间总存在一个电势差，称为不等位电势差(U。

)。

在测量霍尔电势差时，U。

总会叠加在其上。

U仅与工作电流I的方向有关，与磁场B的方向无关。

2．厄廷好森效应：厄廷好森发现半导体中载流子的速率不同，对速率大的载流子，洛伦兹力起主要作用；对速率小的载流子，霍尔电场力起主要作用。

霍尔效应教案教案标题：霍尔效应教案教案概述：本教案旨在通过引入霍尔效应这一物理现象，帮助学生理解电流和磁场之间的关系，并探索霍尔效应在实际应用中的意义。

通过实验和讨论，学生将能够掌握霍尔效应的基本原理、计算方法以及应用领域。

教学目标：1. 理解霍尔效应的基本原理，即电流通过导体时会在垂直于电流方向的磁场中产生电势差。

2. 掌握计算霍尔电压和霍尔系数的方法。

3. 了解霍尔效应在实际应用中的意义，例如磁场测量和电流传感器等。

4. 培养学生的实验设计和数据分析能力。

教学准备：1. 教师准备：熟悉霍尔效应的基本原理和计算方法，准备相关实验仪器和材料。

2. 学生准备：预习相关的电流和磁场知识，了解霍尔效应的基本概念。

教学过程：引入（5分钟）：1. 向学生介绍霍尔效应的概念，并简要解释电流和磁场之间的关系。

2. 引导学生思考霍尔效应在实际生活中的应用，例如磁场测量和电流传感器等。

理论讲解（15分钟）：1. 介绍霍尔效应的基本原理和公式：VH = B × I × RH，其中VH为霍尔电压，B为磁感应强度，I为电流，RH为霍尔系数。

2. 解释霍尔系数RH的物理意义和计算方法。

3. 提供示意图和实例，帮助学生理解霍尔效应的工作原理和计算过程。

实验操作（30分钟）：1. 将学生分成小组，每组配备霍尔效应实验器材和电源。

2. 指导学生进行实验操作，测量不同电流下的霍尔电压。

3. 让学生记录实验数据，并根据实验结果计算霍尔系数。

实验结果分析（15分钟）：1. 引导学生分析实验数据，观察电流和霍尔电压的关系。

2. 讨论实验结果，帮助学生理解霍尔效应的特点和应用。

3. 引导学生思考如何利用霍尔效应进行磁场测量或电流传感器设计等实际问题。

拓展应用（10分钟）：1. 向学生介绍霍尔效应在电流传感器、磁场测量仪器等领域的应用。

2. 分组讨论，让学生探索其他可能的应用领域，并展示他们的研究成果。

总结（5分钟）：1. 总结本节课的重点内容，强调霍尔效应的基本原理和计算方法。

霍尔效应教案【篇一：霍尔式传感器教案】教案用纸附页教案用纸附页教案用纸附页教案用纸附页教案用纸附页【篇二：利用霍尔效应测量磁场教案】利用霍尔效应测量磁场【教学目的】1.使学生了解霍尔电压产生的机制；2.使学生学会用霍尔元件测量磁场的基本方法【重点与难点】重点：霍尔效应产生的原理;难点：1、霍尔电压的产生机制；2、消除附加效应的方法【实验内容】1．霍尔元件输出特性测量（测绘vh-is曲线。

vh-im曲线）2．测绘螺线管轴线上磁感应强度的分布曲线【教学方法】口头讲述、板书、实验演示【教学过程设计】1、内容的引入：提问：（1）、电荷在磁场中作切割磁力线的运动会受到什么力的作用？这个力会使电荷的运动发生怎样的变化？（洛伦兹力；圆周运动）（2）、什么是霍尔效应？霍尔电压是怎样产生的？（见实验原理）2、重点讲解（一）、实验原理（1）霍尔效应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。

与此同时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力 f e的作用。

随着电荷积累的增加，f e增大，当两力大小相等（方向相反）时， f l=－f e，则电子积累便达到动态平衡。

这时在a、b两端面之间建立的电场称为霍尔电场eh，相应的电势差称为霍尔电势uh。

设电子按均一速度v，向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛仑兹力为：f l=－evb式中：e 为电子电量，v为电子漂移平均速度，b为磁感应强度。