实验技术与管理 0.9999 由于螺线管内磁感应强度B与激励电流成正比,所以表1数据可以证明霍尔电势差 与磁感应强度B成正比 (2)计算集成霍尔元件的灵敏度K已知:通电螺线管 B中心 lm,N=3000匝,L=26.0c D=3.50cm(为螺线管的平均直径)[见[参考文献n2 所以 AU =30.77TV/T 根据95A型集成霍尔元件产品说明书上注明,该传感器灵敏度为(31.25±0.63)V/T 现计算值与说明书提供的技术指标相符 (3)通电螺线管内磁感应强度分布测定从表2数据可见,x自8.00cm至15.00cm 范围可近似认为均匀磁场区。螺线管中心位置的B中心=3.607mT,边缘点位置的B端= 1.810mT,即边缘点位置磁感应强度正好约为中心点的1/2 4.讨论 (1)原实验装置为了消除剩余电压的影响,要采用改变螺线管电流方向和霍尔元件 电流方向的4次变向性操作繁琐,而实际的磁感应强度测定仪(特斯拉计)均采用补偿法 消除剩余电压的干扰,至于集成霍尔元件内部己采用了补偿法,可以不必考虑剩余电压的 干扰,无需改变电流方向,就避免了测4个电压的问题。既使操作简便,更突出了教学重 点,即研究霍尔效应、测量螺线管磁场分布及补偿法测电压等,使实验内容大大增加,有利 教学质量提高。 (2)集成霍尔元件灵敏度较高,实验时,通过螺线管的电流强度只要原来的1/4就能 达到教学要求。由于电流减小,螺线管不易发热,再加上集成霍尔元件本身具备温度补 偿,使得输出数据相当稳定。从室温θ1=25.4℃开始通电23分钟,螺线管内温度增加至 02的实验结果见表3。 表3通电23分钟时螺线管内温升△测量 01/℃ a2/℃ 原仪器 8.40 13.00 新仪器 (3)原实验装置中,霍尔元件装在螺线管内部,实验者无法直接观察到管内的霍尔元 件,对霍尔元件结构及在螺线管内部的位置理解起来有困难。而新实验装置中集成霍尔 元件装在塑料管顶部,且塑料管可左右拉伸,实验者可取出直接观察集成霍尔元件引脚 对螺线管内磁感应强度与位置的关系有了更深入的认识。 (下转第32页) c1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved.r = 0. 99996 由于螺线管内磁感应强度 B 与激励电流成正比 ,所以表 1 数据可以证明霍尔电势差 与磁感应强度 B 成正比。 (2) 计算集成霍尔元件的灵敏度 K 已知 :通电螺线管 B中心 = μ0 N L 2 + D 2 Im , N = 3000 匝 , L = 26. 0cm D = 3. 50cm(为螺线管的平均直径) [见[参考文献]2 ] 所以 K = ΔU ΔB = ΔU μ0 N L 2 + D 2 Im = 30. 77V/ T 根据 95A 型集成霍尔元件产品说明书上注明 ,该传感器灵敏度为(31. 25 ±0. 63) V/ T , 现计算值与说明书提供的技术指标相符。 (3) 通电螺线管内磁感应强度分布测定 从表 2 数据可见 ,x 自 8. 00cm 至 15. 00cm 范围可近似认为均匀磁场区。螺线管中心位置的 B中心 = 3. 607mT ,边缘点位置的 B端 = 1. 810mT ,即边缘点位置磁感应强度正好约为中心点的 1/ 2。 41 讨论 (1) 原实验装置为了消除剩余电压的影响 ,要采用改变螺线管电流方向和霍尔元件 电流方向的 4 次变向性 ,操作繁琐 ,而实际的磁感应强度测定仪(特斯拉计) 均采用补偿法 消除剩余电压的干扰 ,至于集成霍尔元件内部已采用了补偿法 ,可以不必考虑剩余电压的 干扰 ,无需改变电流方向 ,就避免了测 4 个电压的问题。既使操作简便 ,更突出了教学重 点 ,即研究霍尔效应、测量螺线管磁场分布及补偿法测电压等 ,使实验内容大大增加 ,有利 教学质量提高。 (2) 集成霍尔元件灵敏度较高 ,实验时 ,通过螺线管的电流强度只要原来的 1/ 4 就能 达到教学要求。由于电流减小 ,螺线管不易发热 ,再加上集成霍尔元件本身具备温度补 偿 ,使得输出数据相当稳定。从室温θ1 = 25. 4 ℃开始通电 23 分钟 ,螺线管内温度增加至 θ2 的实验结果见表 3。 表 3 通电 23 分钟时螺线管内温升Δθ测量 参 量 仪 器 I/ mA θ1/ ℃ θ2/ ℃ Δθ/ ℃ 原仪器 1. 000 25. 40 38. 40 13. 00 新仪器 0. 250 25. 50 26. 30 0. 80 (3) 原实验装置中 ,霍尔元件装在螺线管内部 ,实验者无法直接观察到管内的霍尔元 件 ,对霍尔元件结构及在螺线管内部的位置理解起来有困难。而新实验装置中集成霍尔 元件装在塑料管顶部 ,且塑料管可左右拉伸 ,实验者可取出直接观察集成霍尔元件引脚 , 对螺线管内磁感应强度与位置的关系有了更深入的认识。 (下转第 32 页) 03 实 验 技 术 与 管 理 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved