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实验十霍耳效应
实验目的
1观察霍耳现象;
2•了解应用霍耳效应测量磁场的方法;
，进一步掌握电势差计的使用方法.
仪器和用具
霍耳片、低电势直流电势差计、标准电池、光点检流计、直流稳压电源，)
( )
Kh称为霍耳灵敏度，它决定了 I、B 一定时霍耳电势差的大小,
其值由材料的性质及元件
的尺寸决定，对一定的元件 kh是常量，单位为伏特每安培特斯拉,
n和b小的元件Kh较
（、说明对于kh确定的元件，当电流I 一定时,
霍耳电势差 UH与该处的
磁感应强度B成正比，因而可以通过测量霍耳电势差 UH而间接测出磁感应强度 B，即
KhI
()
以上的讨论和结果都是在磁场与电流垂直的条件下进行的，这时霍耳电势差最大，因此
测量时应转动霍耳片，使霍耳片平面与被测磁感应强度矢量

,
例如，由于霍耳电
极位置不在同一等势面而引起的电势差 U0, U 0称为不等位电势差,
它的符号随电流方向而
变，与磁场无关；另外还有几个副效应引起的附加误差
（详见附记）
.由于这些电势差的符
号与磁场、电流方向有关，因此在测量时改变磁场、
电流方向就可以减少和消除这些附加误
+ I ）、（一 B、一 I、四种条件下进行测
差，故取（+B、+ I ）、（ + B、-I ）、（- B、
量，将测量到的U H取绝对值平均，作为测量结果.
实验过程

，图中K,,倒向左边，电势差计（
型）测量Udc，倒向右边，则测量 Udc直
，标
B
RS
C
2
当K2倒向右边, I 由 B知点流进，A点流出，倒I向左边，情况正好相反. 准 V 2 1
R
为了测量流过霍耳片的电流，可以先用电流表测，更精确的点流值可由测量标准电阻 Rs

上的电势差Urs除以Rs来求得，
“未知 1”进行测量.
为了使工作电流不超过霍耳元件的额定电流值，由可变电阻
R进行限流调节.
根据测到的Udc值可以确定霍耳元件的导电类型.
、载流于浓度n、霍耳灵敏度Kh的测定
取八种不同的电流值（注意勿超过霍耳片的额定电流值）
在已知的恒定磁场中测量霍
耳电压值，横坐标取I值、,
B
其斜率为Rh —，根据已知的B和b值，可以求得Rh值•或者求UH、I两个变量的直线
b
方程的二参数（截距和斜率），也可求得讯值.
根据n =
IB
U H bq Rh q
— 和已知载流子的电量（如，电子电量 q = -」9C ）就可
、由测得的电流和霍耳电压值
Uh即可求Kh出值.
3•利用霍耳效应测定长螺线管轴线上的磁场分布
用的电源.
将由霍耳片做成的探头放人螺线管的中心轴上，接通螺线管电源，调节滑线变阻器
使得I =，则该点的磁感应强度为
a Uh Uh Rs
KhI KhUrs
()
式中Uh和Urs由UJ — 31型电势差计“未知2”和“未知I”进行测定,Kh为已测定值；Rs 为标准电阻的阻值；因此可以求得.
注意：Uh 一定要取四种条件下的绝对平均值.
移动霍耳片探头，从螺线管的中心到管口选测
10个测试点，在磁场变化大的区域可多
测几点，以掌握场强变化的规律.
以离开螺线管中心的距离
X为横坐标上， B B。为纵坐标，螺线管轴上任一点的磁感应
强度根据理论推导可得
B =——nI (cos 8 -cos 8 )
2
( )
化简得
X+丄
X
2 ; COS 8 = J Y
+—丨
2丿
B =C
x+2
l
X -
2
X— !
n2
I
2丿
1
X

?—n2
X -—
k 2丿丿
式中C为常数，当X =0时
B = Bo = C
、f 1=1
为吊量，
R为螺线管的直径，I为螺线管的总长度.
( )式表
测量螺线管中心一点的磁场，并与实验值进行比较，计算其相对偏差.
示螺线管轴线磁场的