霍尔效应(北京科技大学物理实验报告)完整版

大学物理实验霍尔效应实验报告一、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、霍尔电流等物理量。

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在半导体薄片的两端产生电势差，这个电势差称为霍尔电压＄U_H$。

霍尔电压的大小与通过半导体薄片的电流＄I$、磁场的磁感应强度＄B$ 以及半导体薄片的厚度＄d$ 等因素有关，其关系式为：＄U_H ＝ K_HIB$其中，＄K_H$ 为霍尔元件的灵敏度。

3、磁场的测量若已知霍尔元件的灵敏度＄K_H$，通过测量霍尔电压＄U_H$ 和霍尔电流＄I$，就可以计算出磁感应强度＄B$，即：＄B ＝＼frac{U_H}｛K_HI}＄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、调节磁场使用特斯拉计测量磁场强度，并调节磁场至所需的值。

3、测量霍尔电压（1）保持磁场不变，改变霍尔电流，测量不同霍尔电流下的霍尔电压。

（2）保持霍尔电流不变，改变磁场强度，测量不同磁场强度下的霍尔电压。

4、数据记录将测量得到的霍尔电压、霍尔电流、磁场强度等数据记录在表格中。

五、实验数据处理1、以霍尔电流为横坐标，霍尔电压为纵坐标，绘制霍尔电压与霍尔电流的关系曲线。

2、分析曲线的线性关系，计算霍尔元件的灵敏度＄K_H$。

3、根据测量得到的霍尔电压和已知的霍尔电流、霍尔元件灵敏度，计算磁场的磁感应强度＄B$。

六、实验误差分析1、系统误差（1）霍尔元件的制作工艺和材料不均匀可能导致霍尔系数存在误差。

（2）测量仪器的精度有限，如直流电源的输出稳定性、电表的测量精度等。

2、随机误差（1）实验操作过程中的读数误差，如电表读数的不确定性。

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。

霍尔效应实验报告优秀4篇实验四霍尔效应篇一实验原理1．液晶光开关的工作原理液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。

TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。

棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。

玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。

上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。

然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。

理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。

取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。

在未加驱动电压的情况下，来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。

这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。

在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。

于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。

从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。

这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。

由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。

霍尔效应实验报告一、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器，测量霍尔电压、霍尔电流等物理量。

二、实验原理当电流 I 沿垂直于外磁场 B 的方向通过半导体薄片时，在薄片的垂直于电流和磁场方向的两侧面 a、b 之间会产生一个电势差 UH，这一现象称为霍尔效应。

UH 称为霍尔电压。

霍尔效应是由于运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用而产生的。

设半导体薄片的厚度为 d，宽度为 b，载流子浓度为 n，载流子的电荷量为 q，它们定向移动的速度为 v，则有：洛伦兹力 F ＝ qvB当载流子受到的洛伦兹力与电场力平衡时，有：qE ＝ qvB其中 E 为电场强度，由于电场强度 E ＝ UH ／ b，所以：UH ＝ vBb又因为电流 I ＝ nqbdv，所以：v ＝ I ／（nqbd)将 v 代入 UH ＝ vBb 中，可得：UH ＝ BI ／（nqd)上式表明，霍尔电压 UH 与电流 I 和磁感应强度 B 成正比，与薄片的厚度 d 和载流子浓度 n 成反比。

通过测量霍尔电压 UH、电流 I 和磁感应强度 B，可以计算出霍尔系数 RH ＝ 1 ／（nq)，从而确定载流子的浓度 n。

三、实验仪器霍尔效应实验仪、特斯拉计、直流电源、数字电压表等。

四、实验步骤1、连接实验仪器按照实验电路图连接好霍尔效应实验仪、直流电源、数字电压表等仪器。

确保连接正确无误，接触良好。

2、调整仪器参数打开直流电源，调节电流输出为一定值，例如 5mA。

同时，使用特斯拉计测量磁场强度，并记录下来。

3、测量霍尔电压将霍尔元件放入磁场中，分别测量不同磁场强度下的霍尔电压。

改变磁场方向，再次测量霍尔电压，以消除副效应的影响。

4、改变电流方向改变电流的方向，重新测量霍尔电压，进一步减小测量误差。

5、数据记录与处理将测量得到的数据记录在表格中，包括电流 I、磁场强度 B、霍尔电压 UH 等。

根据实验数据，计算霍尔系数 RH 和载流子浓度 n。

霍尔效应2019年10月8日一、实验目的学习霍尔效应原理和霍尔效应实验中的副效应及其消除方法。

学习确定半导体试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率的方法。

二、实验仪器QS-H型霍尔效应实验组合仪，半导体（硅）样品，导线等。

三、实验原理由于洛伦兹力的作用，电荷出现横向偏转并在样品边界处累积，产生一个横向的电场E。

当载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等时，样品两侧电荷累积达到动态平衡，此时，即（）如果N型半导体薄片的载流子浓度为n，样品薄片宽度为b，厚度为d，则有（）由（1）（2）可得（）式中，称为霍尔系数，单位若待测半导体材料只有一种载流子导电且所有载流子具有相同的漂移速度，则载流子浓度n为（）若考虑载流子的速度统计分布，能带结构等因素，需引入的系数载流子的迁移速率为（）为样品的导电率（）式中，为样品电阻率；为A、C电极间的距离（如图1所示）；为样品的横截面积；为通过样品的电流；为在零磁场下A、C间的电压。

图（1）输入输出输入图（2）四、实验步骤1、线路连接，如图2所示2、保持磁场（即励磁电流）大小不变，改变霍尔电流大小的大小，测绘霍尔电压与电流关系曲线。

取，电压测量开关选择，分别改变和换向开关方向，将测量数据填入表1中。

3、保持样品电流不变（）改变励磁电流的大小，测量霍尔电压与磁场的关系曲线。

电压测量开关选择，分别改变和换向开关方向，将测量数据填入表2中。

4、根据以上和曲线验证在磁场不太强时霍尔电压与电流和磁场的关系。

，已知。

5、根据测量电路中的电流、磁场、霍尔电压及测量数据的正负，判断导体的导电类型。

6、在零磁场（）下，取，电压表开关合向测A、C间的电压，数据计入表3中。

五、数据处理根据表1、表2数据分别做出、关系图如图1、图2所示：图1图21、由式（3）和式得已知,由图1中关系，知当时，故由图2中的关系，知当时，故根据计算得，在控制变量实验得两种控制方案中所得结果相等：2、如图（1）所示，、B的方向对应实际实验中、的方向，实验测得, A侧电位低于A`，由右手定则可判断载流子类型为N型，载流子为电子，其电荷则载流子浓度3、电导率，，，测出故4、迁移率六、分析与讨论与磁场B的方向及热流有关与磁场B的方向及热流有关1/2（+）=+，1/2（+）=-（+）测量与时，磁场B的方向未发生变化测量与时，磁场B的方向未发生变化根据表1霍尔电压与霍尔电流的关系可处理出下表（表3）对比表3与表4可知，热流受到霍尔电流的影响，且该影响并非简单的线性关系。

霍尔效应实验大学实验报告1. 理解霍尔效应的基本原理；2. 学会使用霍尔效应实验装置进行实验操作；3. 探究霍尔效应与磁场强度、电流强度、导体材料等因素的关系；4. 提高实验数据处理和分析能力。

实验原理：霍尔效应是指当导体中有电流通过时，如果垂直于电流方向加上一个外加磁场，则导体中会产生一个横向的电势差，其大小与电流强度、磁场强度和导体材料有关。

实验步骤：1. 搭建实验装置：将霍尔元件固定在金属板上，接上电源和电流表，并连接到示波器中；2. 调节电源使电流稳定在一定数值；3. 调节示波器观察电势差的波形，并记录其峰值；4. 改变电流和磁场强度，重复步骤3；5. 改变导体材料，重复步骤3；6. 整理实验数据，进行数据处理和分析。

实验结果与分析：通过实验观察得到的数据可以发现，电势差的大小与电流强度、磁场强度和导体材料有关。

当电流强度增大时，电势差也会增大，这是因为更多的电子受到洛伦兹力的作用而产生移动；当外加磁场增大时，电势差也会增大，这是因为磁场的增大会增强洛伦兹力的作用；不同导体材料的霍尔系数也不同，表现出不同的电势差，这是由于导体的载流子类型和密度不同导致的。

实验讨论：本实验中，由于实验条件和设备有限，实验结果可能存在一定误差。

例如，电流表的精度限制、示波器的灵敏度等都会对实验结果产生影响。

此外，在实验中应注意控制实验环境，避免外界因素对实验结果的影响。

结论：通过本实验，我们深入了解了霍尔效应的基本原理，掌握了使用霍尔效应实验装置进行实验操作的方法。

实验结果表明，霍尔效应与电流强度、磁场强度和导体材料有关。

实验效果与预期一致。

实验过程中，我们还提高了实验数据处理和分析的能力。

附：实验数据和处理结果表格实验数据表：电流强度（A）磁场强度（T）导体材料电势差（V）0.5 0.2 铜0.031.0 0.4 铜0.061.5 0.6 铜0.090.5 0.2 铝0.021.0 0.4 铝0.041.5 0.6 铝0.06数据处理结果：1. 绘制电势差随电流强度变化的曲线图；2. 绘制电势差随磁场强度变化的曲线图；3. 绘制不同导体材料电势差的柱状图。

【实验报告】霍尔效应实验报告霍尔效应实验报告实验内容:1. 保持不变，使Im从0.50到4.50变化测量VH.可以通过改变IS和磁场B的方向消除负效应。

在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的IS和B组合的VH,即+B，+IVH=V1B，+VH=-V2B，IVH=V3+B，-IVH=-V4VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.501.601.003.201.504.792.006.902.507.983.009.553.5011.1712.734.5014.34画出线形拟合直线图：Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.11556 0.13364B 3.16533 0.0475------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99921 0.18395 9 0.00012.保持IS=4.5mA ,测量ImVh关系VH = (|V1|+|V2|+|V3|+|V4|)/40.0501.600.1003.200.1504.790.2006.900.2507.980.3009.550.35011.060.4000.45014.31Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.13389 0.13855B 31.5 0.49241------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------0.99915 0.19071 9 0.0001基本满足线性要求。

霍尔效应实验报告（共8篇）篇一：霍尔效应实验报告大学本(专)科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：年级：学号：指导教师：成绩：年月日（实验报告目录）实验名称一、实验目的和要求二、实验原理三、主要实验仪器四、实验内容及实验数据记录五、实验数据处理与分析六、质疑、建议霍尔效应实验一．实验目的和要求：1、了解霍尔效应原理及测量霍尔元件有关参数.2、测绘霍尔元件的vhis，vhim曲线了解霍尔电势差vh与霍尔元件控制（工作）电流is、励磁电流im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、判断霍尔元件载流子的类型，并计算其浓度和迁移率。

5、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。

二．实验原理：1、霍尔效应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，从本质上讲，霍尔效应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。

如右图（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（称为控制电流或工作电流），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。

由于洛伦兹力fl的作用，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fe的作用。

随着电荷积累量的增加，fe增大，当两力大小相等（方向相反）时，fl=-fe，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压vh。

设电子按均一速度向图示的x负方向运动，在磁场b作用下，所受洛伦兹力为fl=-eb式中e为电子电量，为电子漂移平均速度，b为磁感应强度。

同时，电场作用于电子的力为feeehevh/l 式中eh为霍尔电场强度，vh为霍尔电压，l为霍尔元件宽度当达到动态平衡时，flfe vh/l （1）设霍尔元件宽度为l，厚度为d，载流子浓度为n，则霍尔元件的控制（工作）电流为isne （2）由（1），（2）两式可得 vhehl ib1isbrhs （3）nedd即霍尔电压vh（a、b间电压）与is、b的乘积成正比，与霍尔元件的厚度成反比，比例系数rh1称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，根据材料的电导ne率σ=neμ的关系，还可以得到：rh/ （4）式中为材料的电阻率、μ为载流子的迁移率，即单位电场下载流子的运动速度，一般电子迁移率大于空穴迁移率，因此制作霍尔元件时大多采用n型半导体材料。

实验二 霍尔效应实验【实验目的】1.了解霍尔效应实验原理。

2.测量霍尔电流与霍尔电压之间的关系。

3.测量励磁电流与霍尔电压之间的关系。

4.学会用“对称测量法”消除负效应的影响。

【实验仪器】霍尔效应实验仪、电阻箱 【实验原理】 1. 霍耳效应霍耳电势差是这样产生的：当电流I H 通过霍耳元件（假设为P 型）时，空穴有一定的漂移速度υ，垂直磁场对运动电荷产生一个洛伦兹力。

)(B q F B⨯=υ (1)式中q 为电子电荷，洛伦兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场E ，直到电场对载流子的作用力F E =qE 磁场作用的洛伦兹力相抵消为止，即E q B q=⨯)(υ（2） 这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍耳电势差就是由这个电场建立起来的。

如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍耳电势差有不同的符号，据此可以判断霍耳元件的导电类型。

设P 型样品的载流子浓度为p ，宽度为ω，厚度为d ，通过样品电流I H =pq υωd ，则空穴的速度υ=I H /pq ωd 代入（2）式有d q p B I B E H ωυ=⨯=（3）上式两边各乘以ω，便得到U H = Eω= I H B/pqd= R H ×I H B/d （4）R H =1/pq 称为霍耳系数，在应用中一般写成图1 霍耳效应简图U H = I H K H B（5）比例系数K H = R H /d=1/pqd 称为霍耳元件灵敏度，单位为mV/（mA·T ），一般要求K H 愈大愈好。

K H 与载流子浓度p 成反比，半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小，所以都用半导体材料作为霍耳元件。

K H 与厚度d 成反比，所以霍耳元件都做得很薄，一般只有0.2mm 厚。

由公式(5)可以看出，知道了霍耳片的灵敏度K H ，只要分别测出霍耳电流I H 及霍耳电势差U H 就可算出磁场B 的大小，这就是霍耳效应测磁场的原理。

《霍尔效应》参考实验报告附带结论实验目的1.了解霍尔效应实验原理。

2.测量霍尔电流与霍尔电压之间的关系。

3.测量励磁电流与霍尔电压之间的关系。

4.学会用“对称测量法”消除负效应的影响。

实验仪器霍尔效应实验仪。

实验步骤1.正确连接电路，调节霍尔元件处于隙缝的中间位置。

2.测量不等位电势。

令励磁电流I=0mA，霍尔电流H I=1.00mA，M2.00mA，…，10.00mA，测量霍尔元件的不等位电势随霍尔电流的对应关系。

2.测量霍尔电流I与霍尔电压H U的关系。

令励磁电流M I=400mA,调节H霍尔电流I=1.00mA，2.00mA，…，10.00mA（每隔1.0mA改变一次），H分别改变励磁电流和霍尔电流的方向，记录对应的霍尔电压。

3.测量励磁电流I与霍尔电压H U的关系。

令霍尔电流H I=8.00mA，调M节励磁电流I=100.0mA，200.0mA，…，1000.0mA（每隔100.0mA改M变一次），分别改变励磁电流和霍尔电流的方向，记录对应的霍尔电压。

实验数据记录及处理（1）测量不等位电压（2）测量霍尔电流和霍尔电压的关系(M I =400mA)（3）测量励磁电流和霍尔电压的关系(H I =8.00mA)实验结论1、当励磁电流M I=0时，霍尔电压不为0，且随着霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者满足线性关系。

说明在霍尔元件内存在一不等位电压，这是由于测量霍尔电压的两条接线没有在同一个等势面上造成的。

2、当励磁电流保持恒定，改变霍尔电流时，测量得到的霍尔电压随霍尔电流的增加而增加，通过作图发现二者之间满足线性关系。

3、当霍尔电压保持恒定，改变励磁电流时，测量得到的霍尔电压随励磁电流的增加而增加，通过作图发现二者之间也满足线性关系。

注意事项：1.不要带电接线，中间改变电路时，一定要先关闭电源，再连接电路。

2.实验完成后要整理实验仪器，先关闭电源，再将电线拆下，捋好后放在实验仪器的右侧。

3.仪器开机前应将I、H I调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电M流趋于最小，然后再开机。