实验4.11 用霍尔传感器测螺线管的磁场分布

实验11 用霍尔传感器测螺线管的磁场分布

1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究载流导体在磁场中受力性质时发现了一

种电磁现象,此现象称为霍尔效应,半个多世纪以后,人们发现半导体也有霍尔效应,而且半导体霍尔效应比金属强得多。近30多年来,由高电子迁移率的半导体材料制成的霍尔传感器已广泛用于磁场测量和半导体材料的研究。用于制作霍尔传感器的材料有许多种:单晶半导体材料有锗、硅;化合物半导体有锑化铟、砷化铟和砷化镓等等。在科学技术发展中,磁的应用越来越被人们重视。目前霍尔传感器典型的应用有:磁感应强度测量仪(又称特斯拉计),霍尔位置检测器,无接点开关,霍尔转速测定仪,100A~2000A大电流测量仪,电功率测量仪等。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年德国冯·克利青教授在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应,这是近年来凝聚态物理领域最重要发现之一。目前对量子霍尔效应正在进行更深入研究,并取得了重要应用。例如用于确定电阻的自然基准,可以极为精确地测定光谱精细结构参数等。

通过本实验学会消除霍尔元件副效应的实验测量方法,用霍尔传感器测量通电螺线管内激励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;了解和熟悉霍尔效应重要物理规律,证明霍尔电势差与霍尔电流成正比;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。

【实验目的】

1.掌握用霍尔效应法测量磁场的原理,测量长直螺线管轴线上的磁感应强度分布。 2.学习FB400型霍尔效应法螺线管磁场测定仪的使用方法。

3.验证霍尔电势差与励磁电流(磁感应强度)及霍尔元件的工作电流成正比的关系式。

【实验原理】

1. 霍尔效应

图11-1 N型霍尔元件 图11-2 P型霍尔元件

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