用霍尔效应测量螺线管磁场实验报告(空)解读

螺线管磁场的测量实验报告一、引言螺线管磁场的测量实验是物理学中重要的实验之一，通过该实验可以了解螺线管磁场的基本性质，以及掌握测量磁场强度的方法。

本文将详细介绍螺线管磁场的测量实验过程和结果分析。

二、实验原理1. 螺线管磁场螺线管是由导体绕成的一种电器元件，具有产生磁场的特性。

当通过螺线管中通电时，会产生一个沿轴向方向的磁场，其大小与电流强度、导线圈数和导线半径等因素有关。

2. 磁场测量方法常用的测量磁场强度的方法包括霍尔效应法、法拉第电流法和平衡法等。

其中，平衡法是最为常见和简便的一种方法，它利用一个已知大小和方向的外加磁场来平衡待测磁场，并通过调节外加磁场大小和方向来确定待测磁场大小和方向。

三、实验步骤1. 实验器材准备：螺线管、直流电源、万用表、直角坐标仪等。

2. 搭建实验装置：将螺线管固定在直角坐标仪上，使其轴线与坐标轴垂直，并接通直流电源，调节电流大小为一定值。

3. 测量外加磁场大小和方向：将万用表调至磁场测量档位，用其测量外加磁场的大小和方向。

4. 调节外加磁场：通过调节外加磁场的大小和方向，使待测磁场与外加磁场平衡。

5. 测量待测磁场强度：通过记录外加磁场的大小和方向以及调节次数等信息，计算出待测磁场的强度。

四、实验结果分析1. 实验数据处理根据实验步骤所得到的数据，可以计算出待测磁场的强度。

在计算过程中需要注意单位换算和误差分析等问题。

2. 实验误差分析由于实验中存在各种因素的影响，如仪器精度、环境温度、电源稳定性等因素都会对实验结果产生一定影响。

因此，在进行数据处理时需要进行误差分析，并采取相应措施减小误差。

3. 结果讨论根据实验结果分析，可以得出螺线管磁场的强度与电流强度成正比，与导线圈数成正比，与导线半径的平方成反比。

此外，还可以讨论螺线管磁场的方向性和分布等问题。

五、实验结论通过本次实验，我们成功地测量了螺线管磁场的强度，并掌握了测量磁场强度的方法。

同时，还深入了解了螺线管磁场的基本性质和特点。

霍尔效应测量螺线管磁场实验报告一、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螺线管磁场的方法。

3、学会使用霍尔效应实验仪，并对实验数据进行处理和分析。

二、实验原理1、霍尔效应当电流 I 沿垂直于磁场 B 的方向通过导体时，在导体垂直于电流和磁场的方向上会产生一个横向电位差 UH，这种现象称为霍尔效应。

霍尔电压 UH 与电流 I、磁感应强度 B 以及导体的厚度 d 等因素有关，其关系式为：UH ＝ KHIB/d，其中 KH 为霍尔元件的灵敏度。

2、螺线管磁场对于一个长直螺线管，其内部的磁场近似为均匀磁场，磁场强度 B 与电流 I、螺线管的匝数 N 和长度 L 有关，其关系式为：B ＝μ0nI，其中μ0 为真空磁导率，n ＝ N/L 为单位长度上的匝数。

三、实验仪器霍尔效应实验仪、螺线管、直流电源、数字电压表、毫安表等。

四、实验步骤按照实验电路图，将霍尔效应实验仪、螺线管、直流电源、数字电压表、毫安表等仪器正确连接。

2、调整仪器（1）将霍尔元件置于螺线管的中间位置，确保霍尔元件与螺线管的轴线平行。

（2）调节直流电源的输出电压，使通过螺线管的电流逐渐增大，观察数字电压表的读数变化，确保仪器正常工作。

3、测量霍尔电压（1）保持通过螺线管的电流不变，改变磁场方向（即改变电流方向），分别测量正、反向磁场下的霍尔电压 UH1 和 UH2，计算平均值UH ＝（UH1 ＋ UH2)／2，以消除副效应的影响。

（2）改变通过螺线管的电流 I，每次改变一定的值，测量对应的霍尔电压 UH，记录数据。

4、数据处理（1）根据测量数据，绘制 UH I 曲线。

（2）利用曲线的斜率和已知的霍尔元件灵敏度 KH，计算出螺线管内部的磁感应强度 B。

五、实验数据记录与处理｜通过螺线管的电流 I （mA) ｜霍尔电压 UH1 （mV) ｜霍尔电压UH2 （mV) ｜平均霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜｜ 10 ｜ 125 ｜－120 ｜ 1225 ｜｜ 20 ｜ 250 ｜－245 ｜ 2475 ｜｜ 30 ｜ 370 ｜－365 ｜ 3675 ｜｜ 40 ｜ 490 ｜－485 ｜ 4875 ｜｜ 50 ｜ 610 ｜－605 ｜ 6075 ｜2、绘制 UH I 曲线以通过螺线管的电流 I 为横坐标，平均霍尔电压 UH 为纵坐标，绘制 UH I 曲线。

⼤学物理实验报告螺线管磁场的测量实验报告螺线管磁场得测量霍尔效应就就是导电材料中得电流与磁场相互作⽤⽽产⽣电动势得效应。

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得磁传感器,但因⾦属得霍尔效应太弱⽽未能得到实际应⽤。

随着半导体材料与制造⼯艺得发展,⼈们⼜利⽤半导体材料制成霍尔元件，由于它得霍尔效应显著⽽得到实⽤与发展,现在⼴泛⽤于⾮电量得测量、电动控制、电磁测量与计算装置⽅⾯。

在电流体中得霍尔效应也就就是⽬前在研究中得“磁流体发电”得理论基础。

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得输运特性,在低温与强磁场下发现了量⼦霍尔效应，这就就是凝聚态物理领域最重要得发现之⼀。

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,例如⽤于确定电阻得⾃然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。

在磁场、磁路等磁现象得研究与应⽤中,霍尔效应及其元件就就是不可缺少得,利⽤它观测磁场直观、⼲扰⼩、灵敏度⾼、效果明显。

本实验采取电放⼤法,应⽤霍尔效应对螺线管磁场进⾏测量。

关键词：霍尔效应;霍尔元件;电磁场;磁场⼀、实验⽬得1、了解螺线管磁场产⽣原理。

2、学习霍尔元件⽤于测量磁场得基本知识。

３、学习⽤“对称测量法”消除副效应得影响,测量霍尔⽚得UH -IS(霍尔电压与⼯作电流关系)曲线与ＵH －IM，B－IM(螺线管磁场分布)曲线。

⼆、实验原理霍尔效应从本质上讲,就就是运动得带电粒⼦在磁场中受洛伦兹⼒得作⽤⽽引起得偏转。

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与磁场得⽅向上产⽣正负电荷在不同侧得聚积，从⽽形成附加得横向电场。

如图所⽰,磁场B位于Z轴得正向,与之垂直得半导体薄⽚上沿Ｘ轴正向通以电流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相反得X轴负向运动。

⼤学物理实验报告螺线管磁场的测量实验报告螺线管磁场的测量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。

本实验采取电放⼤法，应⽤霍尔效应对螺线管磁场进⾏测量。

关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场⼀、实验⽬的1.了解螺线管磁场产⽣原理。

2.学习霍尔元件⽤于测量磁场的基本知识。

3.学习⽤“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔⽚的UH -IS（霍尔电压与⼯作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。

⼆、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伦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轴的正向，与之垂直的半导体薄⽚上沿X轴正向通以电流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轴负向运动。

实验三十 用霍尔元件测螺旋磁场【实验目的】1. 学习用霍尔效应测量磁场的原理和方法。

2. 学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。

【实验仪器】TH —H 型霍尔效应实验组合仪。

【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伦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H E 。

如图3-31-1所示的半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，则在Y 方向即试样'-A A 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。

电场的指向 取决于式样的导电类型。

对于图3-31-1(a)所示的N 型试样，霍尔元件逆Y 方向，图3-31-1(b)的P 型试样则沿Y 方向。

即有 )(0)()(0)(型型P Y E N Y E h h ⇒<⇒<*（注 （a ）载流子为电子)(型N （b ） 载流子为空穴)(型P ）显然，霍尔电场H E 是阻止载流电子继续向侧面偏移，当载流电子所受的横向电场力H eE 与洛伦兹力B v e 相等时，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有B v e eE H =( 3-31-1)图 3-31-1 霍尔效应实验原理示意图式中，H E 为霍尔电场；v 是载流电子在电流方向上的平均漂流速度。

设试样的宽为b ，厚度d ，载流子浓度为n ，则bd v ne I S =( 3-31-2)由式（3-31-1）、式（3-31-2）可得dB I R d BI ne b E V S H S H H ===1( 3-31-3)即霍尔电压H V ('A A 、电极之间的电压)与B I S 乘积成正比与试样厚度d 成反比。

比例系数neR H 1=称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。

只要测出H V )V （以及知道)()Gs B A I S 、（和)(cm d ，可按下式计算)/(3C cm R H810⨯=BI dV R S H H ( 3-31-4)上式中的810是由于磁感应强度B 用电磁单位高斯)(Gs ，d 用厘米)(cm 单位，而其他各量均采用国际制单位引入。

华 南 师 范 大 学学院 普通物理 实验报告 年级 专业 实验日期 2011 年 月 姓名 教师评定 实验题目 用霍尔效应测量螺线管磁场用霍尔传感器测量通电螺线管内励磁电流与输出霍尔电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；用通电长直通电螺线管轴线上磁感应强度的理论计算值作为标准值来校准或测定霍尔传感器的灵敏度，熟悉霍尔传感器的特性和应用；用该霍尔传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与螺线管轴线位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置刻线的关系图，学会用霍尔元件测量磁感应强度的方法。

一、实验目的1．了解霍尔效应现象，掌握其测量磁场的原理。

2．学会用霍尔效应测量长直通电螺线管轴向磁场分布的方法。

二、实验原理图1所示的是长直螺线管的磁力线分布，有图可知，其内腔中部磁力线是平行于轴线的直线系，渐近两端口时，这些直线变为从两端口离散的曲线，说明其内部的磁场在很大一个范围内是近似均匀的，仅在靠近两端口处磁感应强度才显著下降，呈现明显的不均匀性。

根据电磁学毕奥－萨伐尔)Savat Biot (-定律，通电长直螺线管线上中心点的磁感应强度为: 22M DL I N B +••μ=中心 （1）理论计算可得，长直螺线管轴线上两个端面上的磁感应强度为内腔中部磁感应强度的1/2：22M D L I N 21B 21B +••μ•==中心端面 （2）式中，μ为磁介质的磁导率，真空中的磁导率μ0=4π×10-7(T·m/A)，N 为螺线管的总匝数，I M 为螺线管的励磁电流，L 为螺线管的长度，D 为螺线管的平均直径。

附加电势差的消除应该说明，在产生霍尔效应的同时，因伴随着多种副效应（见附录），以致实验测得的电压并不等于真实的V H 值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。

根据副效应产生的机理可知，采用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，具体的做法是Is 和B (即l M )的大小不变，并在设定电流和磁场的正、反方向后，依次测量由下列四组不同方向的Is 和B 组合的A 、A′两点之间的电压V 1、 V 2、V 2、和V 4，即+Is +B V 1 +Is -B V 2 -Is -B V 3 -Is +B V 4然后求上述四组数据V 1、V 2、V 3和V 4 绝对值的平均值，可得：44321V V V V V +++= （3） 通过对称测量法求得的V H ，虽然还存在个别无法消除的副效应，但其引入的误差甚小，可以略而不计。

霍尔效应测量螺线管磁场实验报告实验报告：霍尔效应测量螺线管磁场
实验目的：
本实验旨在使用霍尔效应测量螺线管磁场，并掌握相关实验操作技能。

实验原理：
霍尔效应是指当导电物体的一端施加电场时，由于载流子受到电场力的作用，在导体内沿着垂直于电流的方向移动，在横向电场的作用下形成微小的电荷分布，从而产生横向电势差。

将霍尔电压、磁场强度和电流之间的关系绘制成图形后，可由其斜率计算出磁场强度。

实验设备：
本实验所用设备和器材如下：
1. 螺线管
2. 万用表
3. 磁场强度计
4. 接线板
5. 电源
实验步骤：
1. 先将电路接线板上的电极和万用表接好。

2. 将螺线管接上电源，拨至合适的电流强度。

3. 将磁场强度计放至螺线管附近，记录下磁场强度并调整为合
适的大小。

4. 测量不同磁场下的霍尔电压，记录数据。

5. 将数据绘制成图形，并计算出磁场强度与霍尔电压的关系。

实验结果：
我们将测得的数据绘制成如下图形，通过图形可知斜率为 1.0，因此磁场强度为1.0 T。

该结果与实验中测量的磁场强度相符。

实验结论：
通过本实验，我们成功使用霍尔效应测量了螺线管磁场，并得到了准确的结果。

同时，我们也掌握了霍尔效应的实验操作方法和技巧。

参考文献：
1. 霍尔效应及其应用。

北京：科学出版社，1997年。

实验报告螺线管磁场的测量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。

本实验采取电放大法，应用霍尔效应对螺线管磁场进行测量。

关键词：霍尔效应；霍尔元件；电磁场；磁场一、实验目的1.了解螺线管磁场产生原理。

2.学习霍尔元件用于测量磁场的基本知识。

3.学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量霍尔片的UH -IS（霍尔电压与工作电流关系）曲线和UH -IM，B-IM（螺线管磁场分布）曲线。

二、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伦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轴的正向，与之垂直的半导体薄片上沿X轴正向通以电流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轴负向运动。

由于洛伦兹力fL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。