霍尔效应测磁场 大学物理实验(二).ppt

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1、实验8.霍尔效应测磁场EdwinHall（1855～1938）1879年，霍尔在美国霍普金斯大学读研究生二年级的时候，研究关于载流导体在磁场中的受力性质时发现的一种现象。霍尔效应：是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。研究条件：室温和中等强度磁场条件背景介绍1880年，霍尔又发现了反常霍尔效应。（磁性金属不加磁场的条件下）。霍尔效应霍尔效应家族（一）1980年,德国物理学家克利青发现了量子霍尔效应。获得1985年的诺贝尔物理学奖（二）1982年美籍华裔物理学家崔琦发现了分数量子霍尔效应。获得19

2、98年的诺贝尔物理学奖（三）2013年，我国物理学家薛其坤院士领衔的团队发现了反常量子霍尔效应。背景介绍霍尔效应家族量子反常霍尔效应薛其坤院士领衔的团队，2013年发现。材料：拓扑绝缘体磁性薄膜，条件：极低温量子反常霍尔效应可能引发电子器件的技术革命下一个Nobel物理学奖？背景介绍1、霍尔效应二、实验原理建立过程：极短，10-12-10-14秒金属或N型半导体载流子---负电荷P型半导体载流子---正电荷霍尔电压：推导极性判断：左手定则。B、IH同时改向，UH符号不变注：如B与薄片法线夹角为θ时，二、实验原理---只与材料有关用

3、什么材料制作霍尔传感器？怎样提高灵敏度？霍尔系数：霍尔灵敏度：---(决定式)只与材料、厚度有关二、实验原理---(测量式)2.霍尔效应的应用简介测磁场、电流、位移、转速等。无触点开关、无刷电机等。霍尔传感器（线性型、开关型）在测量、自动化、计算机和信息技术等领域，应用非常广泛集成霍尔元件一般为3端器件一些例子二、实验原理U34=UH？二、实验原理(c)能斯脱效应(d)里记-勒杜克效应附加电压引线接触电阻引线不在等势面上热运动速率分布引起P0UHIS（a）不等势电压SIPS大v小vB（b）爱廷豪森效应冷热U34=UH？U34=UH

4、？附加电压符号与B或IH方向有关，改变B（由励磁电流IM决定）、IH方向，附加电压正负抵消。怎样消除副效应影响？(IM、IH)两个方向、4种组合，测4次电压：(++)：U1(+-)：U2(负)(--)：U3(-+)：U4(负)---对称测量法爱廷豪森附加电压不能消除！二、实验原理FD-HL-5霍尔效应实验仪毫安表毫伏表毫特计怎样用毫伏表测电流IH？测IM测IH,U测B三、实验仪器毫特计调零断开电磁铁电源，IM=0使用前毫特计需调零！注：3个表显示负号均表示极性！三、实验仪器IM换向开关IH换向开关300Ω电阻毫伏表切换开关电磁铁位

5、置调节两个霍尔元件一个被测，一个接毫特计三、实验仪器拨到IH300ΩIM=400mA调IH大小B=265.2mTIH=0.5mA？4种组合：U1、U2、U3、U4“IH/UH”开关拨到UH正正-U1,正反-U2(负),反反-U3,反正-U4(负)内容1.测研究UH与IH关系IM不变（400mA），位置不变，记录B，改变IH（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mA）测UH（对称测量）四、实验内容内容2.测灵敏度KHIH不变（1mA，即UR=300mV），位置不变，改变IM，测B和UH（对称测量）。计算KH平均值四、实验内容内容3

6、、测B（不用毫特计），B-IM曲线IH不变（1mA，即UR=300mV），位置不变，改变IM，测UH（对称测量）。计算B，作B-IM图表2、表3可一次性完成注：用内容2的测量结果四、实验内容内容4、测绘磁极间的磁场分布IM不变（400mA），改变位置X，用毫特计直接测Ｂ，作磁场分布B-X图四、实验内容注意事项元件易碎，引线易折，不可折碰；毫特计调零接线不能接错，否则会损坏霍尔元件。工作电流不能超过5mA，励磁电流不能超过500mA，电磁铁通电时间不能过长。测B-x关系时，x的边缘位置不能达到时，可以不测，不能强行旋转旋钮，以免损坏

7、仪器。拨动换向和转换开关时要到位，以免引起接触不良，造成求数大的波动或非正常改变。作业完成实验报告1、数据处理作UH-IH图计算KH作B-IM图作B-X图2、结果（结论）与分析坐标纸作图或电脑作图打印。作图规范数据处理要求