大学物理实验教案
实验名称： 霍尔元件灵敏度测定及应用
一 目的
1、 进一步了解霍尔效应；
2、 掌握霍尔元件灵敏度及其特性的测量方法。
3、 测定电磁铁磁场特性
二 仪器
VAAH电压测量双路恒流电源，SH500霍尔效应实验装置，MR-1磁阻效应实验装置。
三 原理
1、 霍尔效应及其霍尔灵敏度
将金属片置于磁场中，让磁场垂直通过薄片平面。沿薄片的纵向通以电流，则在薄片的两侧面会出现微弱的电压。这就是霍尔效应，横向产生的电压叫霍尔电压，符号VH。
VHRHIBd （1）
霍尔系数RH=（en）-1=C；n为薄片中载流子的浓度，e为电子带电量，d 为薄片的厚度。
VH=KHIB （2）
KH——霍尔灵敏度，它表示该元件产生霍尔效应的强弱，即在单位磁感应强度B和单位控制电流I时，产生霍尔电压的大小。
2、 电磁铁气隙的磁场
本实验利用电磁铁装置产生一个已知的磁场
B0NI
L1ML2r （3）
0——真空磁导率；N——励磁线圈的匝数；IM——线圈中的励磁电流；
L1——气隙距离； L2——铁芯磁路平均长度；r——铁芯相对磁导率；
本实验r =1500
3、 电磁铁气隙中心的磁场系数
KHICHIM （4）
R——中心磁场的磁场系数 RBIMVH
四 教学内容
（一） 磁感应强度一定，变化控制电流时霍尔元件灵敏度测定
接好线路，并打开恒流源后面的开关，在一定的ICH，IM值下，调节霍尔元件在气隙里的位置和角度，使霍尔电压VH显示的数值最大为止。
1、 IM=200mA，依次改变：ICH=0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00，5.50，6.00，6.50，7.00mA，测量出相应的霍尔电压VH的值。
2、 利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向，记录相应的数值。
3、 用逐差法处理数据。
（二） 控制电流一定，电磁铁气隙中心磁场系数的测定
1、 连接线路，调节霍尔元件在气隙里处于垂直与中心位置。
2、 ICH=1.00mA，依次改变IM=100，200，300，400，500，600，700，800mA 测量出
对应的霍尔电压VH值，并利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向，记录相应的数值。
3、 用作图法处理数据。
五 教学组织及教学要求
1、教学组织
1、 检查学生的预习报告，同时给学生大约10-15分钟的时间熟悉仪器和连接电路。
2、 讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生对实验原理的理解和预习情况。
3、 讲解实验过程中容易出现的问题、故障及解决方法。
4、 随时注意学生的操作过程，及时指导学生实验操作中出现的问题。
2、教学要求
1、 正确连接电路。
2、 按教学内容所要求的步骤进行实验操作。
六 重点及难点
1、 重点
实验原理的理解
2、 难点
本实验操作相对容易，不太困难，但实验数据处理容易出错，要注意各物理量单位的换算。
七 实验中容易出现的问题及注意事项
1、仪器有时会出现接触不良问题，具体表现为显示数字一直为0或者数字不稳定，出现这类问题应检查各电路接头是否连接可靠，在一些旧仪器中可能出现换向开关接触不良问题，临时解决办法是多拨动几次，直到数字稳定为止。
3、 元件的控制电流ICH最大不能超过30m A，否则将损坏元件。
4、 霍尔片很脆，不可受撞击，故实验操作时应小心谨慎，调节时动作应缓慢。
八 实验参考数据
霍尔器件的灵敏度各个不同，具体数据在器件上有标出。
九 实验结果检查方法
1、 检查实验内容（一）中霍尔工作电流在3.50mA处的输出电压与实验内容（二）中励磁电流700mA处的数据是否接近。
2、 数据表中是否出现异常数据
十 课堂实验预习检查项目
1、 本实验所用的公式以及公式中各物理量所代表的意义？
2、 实验内容（一）与实验内容（二）的相同之处与不同之处？
3、 注意事项？
十一 思考题
1、 为什么每个VH值，均要利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向各测4次后取其绝对平均值？
2、 实验中为什么要求调节霍尔元件在气隙中的位置和角度，使霍尔电压VH值显示数值达到最大为止？
3、 你对本次实验有何感想、体会或者建议？
大学物理实验教案
实验名称： 霍尔元件灵敏度测定及应用
一 目的
1、 进一步了解霍尔效应；
2、 掌握霍尔元件灵敏度及其特性的测量方法。
3、 测定电磁铁磁场特性
二 仪器
VAAH电压测量双路恒流电源，SH500霍尔效应实验装置，MR-1磁阻效应实验装置。
三 原理
1、 霍尔效应及其霍尔灵敏度
将金属片置于磁场中，让磁场垂直通过薄片平面。沿薄片的纵向通以电流，则在薄片的两侧面会出现微弱的电压。这就是霍尔效应，横向产生的电压叫霍尔电压，符号VH。
VHRHIBd （1）
霍尔系数RH=（en）-1=C；n为薄片中载流子的浓度，e为电子带电量，d 为薄片的厚度。
VH=KHIB （2）
KH——霍尔灵敏度，它表示该元件产生霍尔效应的强弱，即在单位磁感应强度B和单位控制电流I时，产生霍尔电压的大小。
2、 电磁铁气隙的磁场
本实验利用电磁铁装置产生一个已知的磁场
B0NI
L1ML2r （3）
0——真空磁导率；N——励磁线圈的匝数；IM——线圈中的励磁电流；
L1——气隙距离； L2——铁芯磁路平均长度；r——铁芯相对磁导率；
本实验r =1500
3、 电磁铁气隙中心的磁场系数
KHICHIM （4）
R——中心磁场的磁场系数 RBIMVH
四 教学内容
（一） 磁感应强度一定，变化控制电流时霍尔元件灵敏度测定
接好线路，并打开恒流源后面的开关，在一定的ICH，IM值下，调节霍尔元件在气隙里的位置和角度，使霍尔电压VH显示的数值最大为止。
1、 IM=200mA，依次改变：ICH=0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,4.00,4.50,5.00，5.50，6.00，6.50，7.00mA，测量出相应的霍尔电压VH的值。
2、 利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向，记录相应的数值。
3、 用逐差法处理数据。
（二） 控制电流一定，电磁铁气隙中心磁场系数的测定
1、 连接线路，调节霍尔元件在气隙里处于垂直与中心位置。
2、 ICH=1.00mA，依次改变IM=100，200，300，400，500，600，700，800mA 测量出
对应的霍尔电压VH值，并利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向，记录相应的数值。
3、 用作图法处理数据。
五 教学组织及教学要求
1、教学组织
1、 检查学生的预习报告，同时给学生大约10-15分钟的时间熟悉仪器和连接电路。
2、 讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生对实验原理的理解和预习情况。
3、 讲解实验过程中容易出现的问题、故障及解决方法。
4、 随时注意学生的操作过程，及时指导学生实验操作中出现的问题。
2、教学要求
1、 正确连接电路。
2、 按教学内容所要求的步骤进行实验操作。
六 重点及难点
1、 重点
实验原理的理解
2、 难点
本实验操作相对容易，不太困难，但实验数据处理容易出错，要注意各物理量单位的换算。
七 实验中容易出现的问题及注意事项
1、仪器有时会出现接触不良问题，具体表现为显示数字一直为0或者数字不稳定，出现这类问题应检查各电路接头是否连接可靠，在一些旧仪器中可能出现换向开关接触不良问题，临时解决办法是多拨动几次，直到数字稳定为止。
3、 元件的控制电流ICH最大不能超过30m A，否则将损坏元件。
4、 霍尔片很脆，不可受撞击，故实验操作时应小心谨慎，调节时动作应缓慢。
八 实验参考数据
霍尔器件的灵敏度各个不同，具体数据在器件上有标出。
九 实验结果检查方法
1、 检查实验内容（一）中霍尔工作电流在3.50mA处的输出电压与实验内容（二）中励磁电流700mA处的数据是否接近。
2、 数据表中是否出现异常数据
十 课堂实验预习检查项目
1、 本实验所用的公式以及公式中各物理量所代表的意义？
2、 实验内容（一）与实验内容（二）的相同之处与不同之处？
3、 注意事项？
十一 思考题
1、 为什么每个VH值，均要利用开关k1,k2依次改变IM与ICH电流的方向各测4次后取其绝对平均值？
2、 实验中为什么要求调节霍尔元件在气隙中的位置和角度，使霍尔电压VH值显示数值达到最大为止？
3、 你对本次实验有何感想、体会或者建议？