2012141041106谢悦电磁场测定

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1、电磁场测定谢悦四川大学文新学院610225摘要：使用霍尔元件测量长直螺线管线圈轴线上的磁感应强度分布，并用异号法消除系统误差进行数据分析；学习使用词组传感器测量霍姆线圈轴线上的磁感应强度分布，验证磁场叠加原理以及比较两线圈距离不同时磁感应强度分布如何变化；应用磁阻效应测量弱磁场.关键词：霍尔元件；磁阻传感器；霍姆线圈；磁阻效应StudyontheDeterminationofElectromagneticFieldXieYueSichuanUniversityInstituteoffliteratureandJournalismSichuanChinaABSTRACT:usi

2、ngtheHolzercomponentsmeasuredlongstraightsolenoidcoilaxisonthedistributionofmagneticinductionintensity,andthemethodofeliminatingsystemerrorindataanalysis;learningtouseamagnetoresistivesensormeasurementofHolmcoilaxisonthedistributionofmagneticinductionintensity,verificationofmagneticfieldsup

3、erpositionprincipleandcomparisonoftwocoildistancetothedistributionofmagneticinductionintensitytochange;applicationmagnetoresistanceeffectinmeasuringweakmagneticfield.Keywords:Holzercomponents;magneticsensor;Holmcoil;magneticeffect;一、实验原理1、霍尔效应是美国物理学家霍尔在1879年发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向

4、的两个端面Z间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。如图所示，垂直磁场方向放半导体薄片，薄片X方向通电流，则在与X和Y都垂直的Z轴方向产生电动势，此现象为霍尔效应。设磁感应强度为B,电流强度为Ih,电动势为5,薄片厚度为d。则(1-1)式中，比例系数R称为霍耳系数，对同一材料/?为一常数。因成品霍耳元件(根据霍耳效应制成的器件)的〃也是一常数，故/?/〃常用另一常数K来表示，有UH=KIhB(1-2)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

5、)，再测出电流和霍耳电压5,就可根据式3=也-(1-3)Kg算出磁感应强度乩43图1-1霍耳效应示意图图1-2霍耳效应解释2、霍尔元件副效应及消除：1.1.霍耳元件的副效应在研究固体导电过程屮，继霍耳效应Z后不久又发现了厄廷豪森（Etinghausen）、能斯特（Nernst）和里纪一勒杜克（Righi-Ledue）效应,它们都归属于热磁效应。（1）厄廷豪森效应1887年厄廷豪森发现，由于载流子的速度不相等，它们在磁场的作用下，速度大的受到洛仑兹力人，绕大圆轨道运动；速度小的则绕小圆轨道运动，这样导致霍耳元件的一端较另一端具有较多的能量而形成一个横向的温度梯度。因而产生温差电

6、效应，形成电势差，记为“E。其方向决定于乙和磁场B的方向，并可判断（4与始终同向。（2）能斯特效应如图1・3所示，由于输入电流端引线的焊接点a、b处的电阻不相等，通电后发热程度不同，使a和b两端之间存在温度差，于是在a和b之间出现热扩散电流。在磁场的作用下，在c、e两端出现了横向电场，由此产生附加电势差，记为UN.其方向与/〃无关，只随磁场方向而变。（3）里纪一勒杜克效应由于热扩散电流的载流子的迁移率不同，类似于厄廷豪森效应中载流子速度不同一样,也将形成一个横向的温度梯度，以产生附加电势差，记为URL.其方向只与磁场方向有关,且与U”同向。2.不等势电势差不等势电势差是由于霍

7、耳元件的材料本身不均匀，以及电压输入端引线在制作时不可能绝对对称地焊接在霍耳片的两侧所引起的，如图「4所示。因此，当电流乙流过霍耳元件时，在电极3、4之间也具有电势差，记为乞），其方向只随匚方向不同而改变，与磁场方向无关。3.副效应的消除根据以上副效应产生的机理和特点，除外，其余的都可利用异号法消除其影响，因而需要分別改变乙和B的方向，测量四组不同的电势差，然后作适当的数据处理，而得到5°取+B、+乙测得取+B、-厶测得U产一S-Ue+u宀Url-U。取-B、一乙测得U3=UH^UE-UN-URL-UQ