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高中物理 数字化电学实验:霍尔效应素材 新人教版选修3-1

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霍尔效应(课程标准教科书人教版选修 3-1 第 109 页)背景资料:1879 年霍尔发现,处在匀强磁场中的通电导体板,当电流的方向垂直于磁场时,在垂直于磁场和电流方向的导体板的两端面之间会出现电势差,这一现象称为霍尔效应,如图所示,出现的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。实验指出,霍尔电势差与通过导体板的电流 I,磁场的磁感强度 B 成正比,与板的厚度 d 成反比, (1)式中 k 称为霍尔系数。霍尔效应可用于测量磁场的磁感强度,也可以用于测量电流,特别是测量比较大的电流。实验原理:这次实验使用的是 4 引脚的半导体霍尔元件,型号为,1、3 引脚为输入口,也就是输入电流必须通过 1、3 引脚流过霍尔元件,而且输入电流一般都很小,基本上是几个毫安的电流,以型号为例,最大输入电流为。相对应的 2、4 引脚就是输出口,如果输入口通入合适的输入电流,霍尔元件放置在磁场中,那使用灵敏的电压表测量 2、4引脚间的电压,就可以测到一个几毫伏的电压,这个电压其实就是霍尔电压。但是显然要用电压传感器直接测量两端的电压,是不可行的,因为霍尔电压确实是太小了,不过可以通过另外的途径解决这一问题,如果把霍尔元件当作一个有内阻的电源,那在 2、4 引脚间串联一个电阻和微电流传感器,因为有霍尔电压的存在,那回路中就将有一个电流,也就是霍尔电流,为此处串联的电阻,为回路霍尔电源的内阻。当输入电流固定后,霍尔电压与外界磁场变化是成正比的,,因为霍尔电流与霍尔电压成正比,因此也可以说霍尔电流与外界磁感应强度成正比,,在本次实验中我们验证霍尔电流与外界磁感应强度的线性关系。 实验装置按下面的方式连接,选取,电源使用一个的干电池,这就是固定了输入电流,把霍尔元件与磁场传感器的感应探头固定在一起,然后放置在桌面上,使它们在整个实验过程中静止,把一块大的磁铁靠近或远离霍尔元件时,近似地认为磁场传感器测到的磁感强度就是霍尔片上的磁感强度,微电流传感器测到的电流变化就是霍尔电流的变化,最后通过计算机将两组数据的关系表示出来,如果实验是成功的,那霍尔电流与磁感应强度的关系就是线性的。霍尔片引脚示意图实验目的: 观察霍尔效应,了解霍尔效应中霍尔电压与磁场的磁感应强度关系。实验装置: 计算机,数据采集器,微电流传感器,磁场传感器,半导体霍尔元件,导线若干,干电池,电阻箱,磁铁实验步骤:1.先把电阻箱的阻值调到,然后注意观察霍尔片的引脚,区...

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