实验目的 实验原理 负效应 实验仪器 用霍尔法测螺线管的磁场 实验电路 实验内容 实验中心 长江大学物理实验中心 4·」 第1页 全屏显示
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背景介绍 所谓霍尔效应,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。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔 实验目的 发现的 实验原理 根据霍尔效应做成的霍尔器件,广泛应用于传感和开关设备。讫今为 负效应 实验仪器 实验电路 止,已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感 实验内容 器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测 器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传 实验中心」 感器、各种开关,等等。 标题页 例如:汽车点火系统,设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电 器,用作点火脉冲发生器。这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁 4·」 第 场在带电的半导体层内产生脉冲电压,控制电控单元(ECU)的初级电 流。相对于机械断电器而言,霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护,能够 全屏显示 适应恶劣的工作环境,还能精确地控制点火正时,能够较大幅度提高发动 机的性能,具有明显的优势
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实验目的 实验原理 1实验目的 负效应 实验仪器 实验电路 实验内容 了解霍尔效应产生的机理,掌握测试霍尔器件的工 作特性。 实验中心 标题页 口掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。 4·」 第3 口学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布 全屏显示
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2实验原理 实验原理 负效应 实验仪器 十+十 十++ 实验电路 实验内容 实验中心 标题页 B 。自自 4·」 J 第 全屏显示 (B) 霍尔效应
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当电子受力平衡时,霍尔片两侧电荷积累达到平衡,有 eub=eeh =eb VH=bEH=6B 实验原理 负效应 实验仪器 EH-霍尔电场强度,可一载流子的平均速度,b-上下 实验内容 侧面之间的距离。 实验中心 设薄片电子浓度为n,厚度为d,则 标题页 menou 4·」 IsB=KHISB 第5 H ned 系数KH 为霍尔元件的灵敏度 全屏显示 ne B H
¢8 ¢n K A ¢¤ì ¢>´ ¢SN ¢ ¥ % I K JJ II J I 1 5 14 £ ¶ w « ' 4 ò Ñ >fÉå²ï§¿¡üý>ÖÈ\²ï§k evB = eEH = e VH b VH = bEH = bvB EH¨¿>|rݧv¨16f²þݧb¨þe ý¡mål" ¡>fßÝn§þÝd§K IS = nedbv VH = 1 nedISB = KHISB XêKH = 1 ned§¿(¯Ý" B = VH KHIS
3负效应 口不等势电压 横向电极位置不对称而产生的电压降V,它与外磁场B的方向无关,仅 实验目的 与工作电流Ⅰs的方向有关 实验原理 负效应 实验仪器 口爱廷豪森效应 实验电路 实验内容 当霍尔片平衡时,速率大(能量大)的载流子所受的洛仑兹力大于电场 力,而速率小的载流子所受的洛仑兹力小于电场力,因而它们会分居 实验中心」 元件的两侧,导致霍尔片一侧温度高于另一侧而产生电压。该电压 标题页 用VE表示,它不仅与外磁场B的方向有关,还与电流Is的方向有关。 口能斯脱效应 4·」 引线接触电阻不同,通电时产生不同的焦耳热,并因温差产生一个附 第6 加电压W。它与电流Is的方向无关,只与外磁场B的方向有关 全屏显示 口里记勒杜克效应 由能斯脱效应产生的电流也有爱廷豪森效应,由此而产生附加电 压VB。VH与Ⅰs的方向无关,只与外磁场B的方向有关
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VH,V,VE,WN,VB这些附加电压与磁场B和工作电流ls的方向有 关,测量时可用改变Ⅰs和B的方向(对称测量法),抵消某些因素的影响。 保持Ⅰs、B的数值不变而改变其方向,取(Is+,B+)、(Is-、B+)、 实验目的 实验原理 (Is+、B-)、(ls-,B-)四种条件进行测量,测量结果分别为: 负效应 实验仪器 实验电路 VI= VH+VO+VE+VN+VRL 实验内容 VO-VE+N+ VrL 实验中心」 VH+VO-VE-VN-VR 标题页 V4=VH-Vo+VE-WN-VRL 4·」 消去V,V和VBL,得到 第 VH=VI-V2-V3+V4-VE 全屏显示 一般地V比VH小得多,在误差范围内可以忽略不计。 V1-V2-V3+V4
¢8 ¢n K A ¢¤ì ¢>´ ¢SN ¢ ¥ % I K JJ II J I 1 7 14 £ ¶ w « ' 4 ò Ñ VH§ V0§ VE§ VN§ VRLù N\>Ø^|BÚó>6ISk '§ÿþ^UCISÚB(é¡ÿþ{)§-, ÏK" ±IS!BêØC UCÙ§£IS+§B+¤!£IS−!B+¤! £IS+!B-¤!£IS-§B-¤o«^?1ÿþ§ÿþ(J©Oµ V1 = VH + V0 + VE + VN + VRL V2 = −VH − V0 − VE + VN + VRL V3 = −VH + V0 − VE − VN − VRL V4 = VH − V0 + VE − VN − VRL V0§VNÚVRL§ VH = V1 − V2 − V3 + V4 − VE /VE'VHõ§3Ø S±ÑØO" VH = V1 − V2 − V3 + V4
4实验仪器 TH-S型螺线管磁场测定实验组合仪一实验仪 四线扁平线 螺线管 霍尔器件 00o600000dooooogo 实验原理 负效应 实验仪器 实验电路 OoO0oo0 o。ddo。o。d 实验内容 向调节支架Y 轴向调节支架X1 实验中心 标题页 14 轴向调节支架X2 4·」 第8 霍尔器件位置右端中心左端 X 1(cm 0.0 14.0 14.0 全屏显示 X2(cm) 0.0 0.0 14.0 注意:X方向调节旋钮X1,X2在使用时要轻
¢8 ¢n K A ¢¤ì ¢>´ ¢SN ¢ ¥ % I K JJ II J I 1 8 14 £ ¶ w « ' 4 ò Ñ 4 ¢¤ì TH-S.Ú+^|ÿ½¢|ܤ¨¢¤ ¿ì mà ¥% à X1£cm¤ 0.0 14.0 14.0 X2£cm¤ 0.0 0.0 14.0 5¿µXN!^ÜX1,X23¦^"
TH-S型螺线管磁场测定实验组合仪一测试仪 THs型螺线管场测试仪 实验原理 天煌教仪 负效应 VH、Vo(mV) Is(mA). IM(A 实验仪器 实验电路 实验内容 输 调零 va(mV)输入 剧量选择 M调节 实验中心 标题页 注意: 4·」 (1)开机(关机)前,将Ⅰ和ⅠM调节旋钮逆时针方向旋到底,使其输入电流趋 第9 于最小。 全屏显示 (2)读数时,注意看清小数点的位置
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5实验电路 实验目的 实验原理 负效应 实验仪器 实验电路 实验内容 实验中心 标题页 4·」 K K, 第10页共 Is输入 Vn输出 Im输入 全屏显示 注意:K1、K2、K3都断开,I和ⅠM不可接反
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