利用霍尔效应测磁场实验的误差分析1

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1、2012大学生物理实验研究论文利用霍尔效应测磁场实验的误差分析张晓春（02A11622）（东南大学机械工程学院，江苏南京，211189）摘要：通过对利用霍尔效应测磁场实验的原理、过程、及实验数据的处理进行分析，得出本实验误差的主要来源，并对减小误差提出切实可行的方法及注意事项，其中重点介绍利用对称测量法处理数据以减小误差的方法。关键词：霍尔效应误差分析对称测量法ExperimentalErrorAnalysisofHallEffectMeasurementsinMagneticFieldZhangXiaoChun（02A11622）（SchoolofMechanicalEnginee

2、ringofSoutheastUniversity，Nanjing，Jiangsu，211189）Abstract：ThroughanalyzingtheprincipleprocessandexperimentaldataprocessingofusingHalleffecttomeasuremagneticfield,drawthemainsourceofexperimentalerror,andputforwardpracticalmethodsandprecautionstoreducetheerror,whichfocusesonSymmetricalmeasurement

3、toprocessdatatoreduceexperimentalerror.Keywords:HallEffectExperimentalerroranalysisSymmetricalmeasurement自1879年霍尔效应被发现以来，它在测量方向1、霍尔效应测磁场的实验原理得到了广泛的应用，其中测螺线管轴线上的磁场是十分重要的一个方面。但是在测量中，总会产生各种各霍尔效应中霍尔电压UH与所加磁场和霍尔元样的副效应，这些副效应带来了一定的测量误差，有件的工作电流I的关系为：些副效应的影响可与实测值在同一数量级，甚至更大。UH=KHIB(1)因此在实验中如何消除这些副效应成为很重

4、要的问题。用已对KH定标的霍尔元件支撑探头，分别测出I本文分析了霍尔效应测磁场的误差来源，并提出了减和UH，即可得：小误差应采取的措施及一些注意事项。作者简介：张晓春（1992-）,山东诸城人，本科在读UHB=（2）邮箱：zhangxiaochun12@126.comKIH2012大学生物理实验研究论文的电压，及霍尔元件及外电路因绝缘不足等原因在2、误差来源分析测量回路产生的泄露分压一起产生一个附加电压，记作Ua。由实验原理知，霍尔效应测磁场的关键就是霍尔电压UH的测定，在测霍尔电压是，实际上存在3、减小误差的可行性措施分析着多种副效应，产生各种附加电压，对实验结果的精确度产生很大影

5、响，现分析如下：3.1不等位电势差的消除2.1不等位电势差（U0）虽然随着工艺水平不断提高，霍尔元件的不等由于霍尔元件材料本身不均匀，加之制作水平位电势差已能控制在0.1mV以下，但仍与霍尔电压的限制，焊接时很难保证电压输出端绝对对称地焊的数量级相差无几而不容忽视。因此，在霍尔效应接在霍尔元件的两侧，因此即使不加磁场，只要在实验中首先应消除不等位电势差。霍尔元件上通以电流，两电压输出电极间也会产生实验中消除不等位电势差的方法是：在零磁场一个电势差，这就是不等位电势差。不等位电势差条件下，调节霍尔电压测量仪的“不等位电势差”U0的大小与通过霍尔元件的电流I有关，还与两电旋钮，是霍尔电压

6、UH的指示为零。实验中每改变极所处两等势面之间的电阻R0有关，三者之间关系一次电流I值，都需重新调整一次不等位电势差。是表述为：3.2对称测量法消除各种热电、热磁副效应U0=IR0考虑各种副效应的影响，霍尔元件电压输出端与其他效应相比，不等位电势差与霍尔电压的输出的电压U可写为：数量级相差无几，对实验结果精确度的影响最大。2.2厄廷好森效应（UE）UUH+U0UEURLUNUa由于载流子在其运动方向上速率的统计分布，如前所述，这些附加电压的正负与霍尔元件的一部分速度大于平均速度，一部分速度小于平均速工作电流I及磁感应强度B的方向有关，改变磁场度，导致载流子在磁场中受到的作用

7、力并不相等，方向或电流方向时各附加电压的正负如下：因此产生不同的偏转，从而霍尔元件一面出现的快载流子多，一面出现的慢载流子多。载流子运动的+B，+I，UUH+U0UEURLUNUa动能在面上转化为热能，引起两边温度差，产生温差电动势，就是厄廷好森效应。UE的符号随Ｉ、Ｂ+B，-I，UUH-U0UEURLUNUa的换向而改变。2.3里纪---勒杜克效应（ＵＲＬ）-B，-I，UUH-U0UEURLUNUa在载流子运动方向有热传导