实验报告-霍耳效应与亥姆霍兹线圈磁场测量
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基础物理实验 ● 实验报告
1 【实验题目】霍尔效应与亥姆霍兹线圈磁场测量
【实验记录】
1．实验仪器
仪器名称 亥姆霍兹线圈磁场实验仪
型号
DH4501N
2．
测量零位霍尔电势
霍尔片工作电流IS＝ 5.00mA , 零位霍尔电势
V01＝
1.59mV , V02＝
-1.56mV
不等位电阻R01＝S01IV＝ 1.59/5.00=0.318 ， R02＝S02IV＝ 1.56/5.00=0.314
3． 测量霍尔电压VH与工作电流Is的关系
励磁电流IM＝ 500mA
Is(mA) V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) 44321VVVVVH(mV)
(mV) +Is 、+IM +Is、-IM -Is 、-IM -Is 、+IM
1.00 -0.07 0.69 -0.68 0.08 -0.38
1.50 -0.11 1.04 -1.03 0.12 -0.58
2.00 -0.14 1.38 -1.37 0.16 -0.76
2.50 -0.17 1.73 1.71 0.20 -0.10
3.00 -0.21 2.09 -2.07 0.23 -1.15
3.50 -0.24 2.44 -2.41 0.26 -1.34
4.00 -0.27 2.80 -2.77 0.29 -1.53
4.50 -0.30 3.15 -3.12 0.32 -1.72
5.00 -0.32 3.51 -3.49 0.34 -1.92
计算霍尔元件的霍尔灵敏度（要求去除零位霍尔电势对实验结果的影响）
参考公式：'010HHVVVII 或 '020HHVVVII
KH＝k/B0=-0.383/2.25=0.170 Ω/mT
4． 亥姆霍兹线圈轴线上的磁感应强度测量
IS = 5mA IM = 500mA
X（mm） V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV)
44321VVVVVH(mV) B（1） 0SH0HBIVK基础物理实验 ● 实验报告
2 +Is 、+IM +Is、-IM -Is 、-IM -Is 、+IM (mV)
(mT)
-100 0.39 2.80
-2.78 -0.36 -1.21 1.42
-90 0.24 2.96 -2.93 -0.22 -1.36 1.60
-80 0.10 3.10 -3.07 -0.07 -1.50 1.76
-70 -0.03 3.23 -3.20 0.06 -1.63 1.92
-60 -0.14 3.34 -3.31 0.17 -1.74 2.00
-50 -0.22 3.43 -3.40 0.25 -1.82 2.14
-40 -0.27 3.48 -3.45 0.30 -1.88 2.21
-30 -0.30 3.50 -3.47 0.33 -1.90 2.24
-20 -0.31 3.51
-3.49 0.34 -1.91 2.25
-10 -0.31 3.52 -3.49 0.34 -1.92 2.25
0 -0.31 3.51 -3.49 0.34 -1.91 2.25
10 -0.32 3.52 -3.49 0.34 -1.92 2.26
20 -0.32 3.52 -3.49 0.34 -1.92 2.26
30 -0.31 3.51 -3.48 0.33 -1.91 2.24
40 -0.28 3.48 -3.45 0.31 -1.88 2.21
50 -0.23 3.43 -3.40 0.26 -1.83 2.15
60 -0.15 3.35 -3.32 0.17 -1.75 2.06
70 -0.03 3.23 -3.21 0.06 -1.63 1.92
80 0.09 3.11 -3.08 -0.06 -1.51 1.78
90 0.24 2.96 -2.93 -0.21 -1.36 1.60
100 0.39 2.80 -2.78 -0.36 -1.21 1.42
5． 亥姆霍兹线圈其中一个线圈的正负极交换成反接，测量轴线上的磁感应强度
IS = 5.00mA IM = 500mA
X（mm） V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV)
44321VVVVVH(mV)
(mV) B（1）
(mT)
+Is 、+IM +Is、-IM -Is 、-IM -Is 、+IM
-100 0.85 2.35 -2.32 -0.83 -0.75 0.88
-90 0.77 2.43 -2.40 -0.74 -0.83 0.98
-80 0.70 2.49 -2.47 -0.68 -0.90 1.05
-70 0.66 2.53 -2.51 -0.64 -0.94 1.10 基础物理实验 ● 实验报告
3 -60 0.66 2.53 -2.50 -0.64 -0.93 1.10
-50 0.71 2.48 -2.46 -0.69 -0.88 1.04
-40 0.81 2.38 -2.36 -0.79 -0.78 0.92
-30 0.96 2.23 -2.21 -0.94 -0.64 0.75
-20 1.15 2.04 -2.02 -1.13 -0.44 0.52
-10 1.37 1.82 -1.80 -1.35 -0.22 0.26
0 1.60 1.60 -1.58 -1.58 0 0
10 1.82 1.37 -1.35 -1.80 0.22 -0.26
20 2.04 1.15 -1.13 -2.02 0.44 -0.52
30 2.23 0.96 -0.94 -2.21 0.64 -0.75
40 2.38 0.82 -0.79 -2.36 0.78 -0.92
50 2.48 0.71 -0.69 -2.46 0.88 -1.04
60 2.53 0.67 -0.65 -2.51 0.93 -1.09
70 2.53 0.67 -0.64 -2.51 0.93 -1.10
80 2.49 0.70 -0.68 -2.47 0.90 -1.05
90 2.42 0.77 -0.75 -2.40 0.82 -0.97
100 2.34 0.85 -0.83 -2.32 0.74 -0.88
【数据处理】
在同一坐标系中作出轴线上的磁感应强度曲线；定性分析零位霍尔电势对磁场测量结果的影响。
答：如果零位霍尔电势与霍尔电压方向相同，则会使结果偏大。如何方向相反，则会使结果偏小。
【总结与讨论】
总结：由表一可知，霍尔电压与工作电流成正线性相关关系，工作电流越大，霍尔电压越大。
由表二可知，当亥姆霍兹线圈电流方向相同时，中间磁场强度最大，两边强度递减。
由表三可知，当亥姆霍兹线圈电流方向相反时，中间磁场强度最小，两边强度递增。且方向相反。
讨论：仪器使用前要校零。每次改变励磁电流后需等读数稳定后才能读数。
基础物理实验 ● 实验报告
4 【复习思考题】
1． 使用霍尔效应实验仪器要注意什么？
答：1、仪器使用前应预热10~15分钟，并避免周围有强磁场源或磁性物质。
2、仪器使用时要正确接线，注意不要扯拉霍尔传感器的引出线！以防损坏。
3、仪器采用三维移动设计，可移动的部件很多，一定要细心合理使用，不可用力过大，以防影响使用寿命；铜管的机械强度有限！切不可受外力冲击，以防变形，影响使用。
4、霍尔电势VH测量的条件是霍尔元件平面与磁感应强度B垂直，此时VH＝ISBcos=IS即VH取得最大值，仪器在组装时已调整好角度。为防止搬运，使用中发生的位移，实验前应检查霍尔元件传感器是否与圆线圈（1）垂直，如果不垂直，则应适当调整。
5、本实验应将亥姆霍兹线圈的距离设为R，即100mm处，铜管位置至R处；否则会造成错误的实验数据。
2． 简述霍尔效应的应用，并针对某一应用简述其工作原理。
答：压力传感器。霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力P的值。
报告成绩（满分30分）： 指导教师签名： 日期：
