文档介绍：实验报告
学生姓名：
学号： 指导教师：
实验地点：
实验时间：
一、 实验室名称：霍尔效应实验室
二、 实验项目名称： 霍尔效应法测磁场
三、 实验学时： 四、实验原理:
（一）霍耳效应现象
将一块半导体（或金属）薄片放在磁感应强度为 B的磁场中，并让薄片平面与磁
场方向（如Y方向）垂直。如在薄片的横向（ X方向）加一电流强度为|H的电流，那么在 与磁场方向和电流方向垂直的 Z方向将产生一电动势 UH。
如图1所示，这种现象称为霍耳效应， UH称为霍耳电压。霍耳发现，霍耳电压 UH与
电流强度L和磁感应强度B成正比，与磁场方向薄片的厚度 d反比，即
Uh 二 （ 1）
d
式中，比例系数 R称为霍耳系数，对同一材料 R为一常数。因成品霍耳元件（根据霍耳效
应制成的器件）的d也是一常数，故 R/d常用另一常数K来表示，有
Uh 二 KIh B （2）
式中，K称为霍耳元件的灵敏度，它是一个重要参数，表示该元件在单位磁感应强度和单位 电流作用下霍耳电压的大小。如果霍耳元件的灵敏度 k知道（一般由实验室给出），再测出
电流Ih和霍耳电压Uh，就可根据式
ki
(3)
算出磁感应强度B。
图1霍耳效应示意图
图2霍耳效应解释
（二）霍耳效应的解释 现研究一个长度为
I、宽度为b、厚度为d的N型半导体制成的霍耳元件。当沿
X方向
通以电流Ih后，载流子（对 N型半导体是电子）e将以平均速度v沿与电流方向相反的方
向运动，在磁感应强度为 B的磁场中，电子将受到洛仑兹力的作用，其大小为
fB 二 evB
方向沿Z方向。在fB的作用下，电荷将在元件沿 Z方向的两端面堆积形成电场 Eh （见图
2），它会对载流子产生一静电力 fe，其大小为
fE FEh
fB和fE达到静态平衡后，有
方向与洛仑兹力 fB相反，即它是阻止电荷继续堆积的。当
(4)
fB二fe，即evB二eEH二e5/b，于是电荷堆积的两端面（Z方向）的电势差为
UH =vbB
通过的电流IH可表示为
lH - -nevbd 该式与式（1）和式（2） 一致，R = 一丄就是霍耳系数。
式中n是电子浓度，得
将式（5）代人式（4）可得
可改写为
JhB
ned
Ih
n ebd
(5)
ne
五、 实验目的：
研究通电螺线管内部磁场强度
六、 实验内容：
（一） 测量通电螺线管轴线上的磁场强度的分布情况，并与理论值相比较；
（二） 研究通电螺线管内部磁场强度与励磁电流的关系。
七、 实验器材：
霍耳效应测磁场装置，含集成霍耳器件、螺线管、稳压电源、数字毫伏表、直流毫安表 等。
八、 实验步骤及操作：
I H和励磁电流I N都固定，并让
（一）研究通电螺线管轴线上的磁场分布。要求工作电流
Im =500 mA，逐点（约12-15个点）测试霍耳电压 5，记下Ih和K的值，同时记录长
直螺线管的长度和匝数等参数。
1 •接线：霍尔传感器的 1、3脚为工作电流输入，分别接“ Ih输出”的正、负端； 2、 4脚为霍尔电压输出，分别接“ Vh输入”的正、负端。螺线管左右接线柱（即“红” 、“黑”）
分别接励磁电流IM的“正”、“负”，这时磁场方向为左边 N右边S。
2、