1樓：
1. 了解霍耳效應的原理及霍耳元件有關引數的含義及作用。
2. 測繪霍耳元件的 – 、 – 曲線，了解霍耳電壓 與霍耳元件控制電流 、勵磁電流 之間的關係。
學習利用霍耳效應測量磁學量的測量一般比較困難，可以通過一定的物理規律，把磁學量轉化為易於測量的電學量，這種方法是物理實驗的常用方法。
本實驗主要介紹利用霍耳效應法測量磁感應強度。具有霍耳效應功能的元件稱為霍耳元件，它在測量中
3. 【實驗目的具有頻率響應寬（從直流到微波）、可靠、小型、測量時無接觸、使用壽命長和成本低等優點，目前在測量技術、電磁鐵氣隙中的磁感應強度 及磁場分布。
4. 學習用「對稱交換測量法」消除負效應產生的系統誤差。
【實驗儀器】
zky—hs霍耳效應實驗儀，zky—hc霍耳效應測試儀
【實驗原理】
圖1 霍耳效應實驗儀
霍耳效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起的偏轉。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的積累，從而形成附加的橫向電場。
如圖2所示，把一載流導體板垂直於磁場 放置，如果磁場 垂直於導體板中電流 ，那麼在導體中垂直於 和 的方向就會出現一定的電勢差 ，這一現象叫做霍耳效應， 叫做霍耳電勢差（或霍耳電壓）。
圖2 霍耳效應原理圖
本實驗用n型半導體（其載流子為電子），設它的長為 ，寬為 ，厚為 。沿z軸正向加一磁場 ，沿y軸正向通一工作電流 ，半導體中的載流子將在x方向受到乙個洛侖茲力(如圖2中所示)
（1）式中e、 分別是載流子的電量和平均漂移速度。載流子受力偏轉的結果在x方向形成霍耳電勢差 （此過程大約在10-13—10-11秒內就完成），從而形成乙個霍耳電場 。由於霍耳電場對載流子的作用力 總是與 的方向相反，所以，當 時，載流子的聚集就達到動態平衡。
電場力的大小為
（2）設霍耳元件中載流子的濃度為n，則電流強度為 ，因此有
（3）於是洛侖茲力的大小可表示為
（4）由 可得
（5）令
（6）稱為霍耳係數，它是反映材料霍耳效應強弱的重要引數。於是有
（7）若令
（8）則有
（9）稱為霍耳靈敏度，對一定的霍耳元件是乙個常數。它的大小與材料的性質以及元件的尺寸有關，它表示霍耳元件在單位磁感應強度和單位控制電流強度下的霍耳電壓的大小。
利用（9）式，如果磁場的磁感應強度b為已知，測出通過霍耳元件的工作電流is和相應的vh ，就可以測定該元件的靈敏度kh
反之，如果霍耳元件的靈敏度 已知，只要測得了 和 ，就可測定霍耳元件所在處的磁場b 。
由（6）式可知，霍耳係數 與載流子的濃度 成反比，由於半導體中載流子的濃度小於金屬，所以半導體的霍耳效應比金屬顯著。又由（6）和（7）有
(10)
因此知道了 、 、 、 就可以計算出該材料的載流子濃度。
如果半導體為n型（載流子為電子），則 為負， 也為負；若半導體為p型半導體（載流子為空穴）， 為正， 也為正。因此，利用霍耳係數的正、負可以判斷半導體的導電型別。如果知道了載流子的型別，就可以由 的正、負確定磁場的方向。
【實驗中產生的副效應及其消除方法】
實際測量時所測得的電壓不只是vh，還包括其他因素帶來的附加電壓。下面首先分析其產生的原因及特點，然後**其消除方法。
1、不等勢電勢
由於製作時，兩個霍耳電勢極不可能絕對對稱地焊在霍耳片的兩側、霍耳片電阻率不均勻、控制電流極的端麵接觸不良都可能造成兩極焊接點不在同一等位面上，此時雖未加磁場，但兩接點間存在電勢差 ， ， 是兩等位面間的電阻，由此可見，在 確定的情況下， 與 的大小成正比，且其正負隨 的方向面改變。
2、愛廷豪森效應
從微觀來看，當霍耳電壓達到乙個穩定值vh時，速度為v的載流子的運動達到動態平衡。但從統計的觀點看，元件中速度大於v和小於v的載流子也有。因速度大的載流子所受的洛侖茲力大於電場力，而速度小的載流子所受的洛侖茲力小於電場力，因而速度大的載流子會聚集在元件的一側，而速度小的載流子聚集在另一側，又因速度大的載流子的能量大，所以有快速粒子聚集的一側溫度高於另一側。
由於霍耳電極和霍耳元件兩者材料不同，電極和元件之間形成溫差電偶，這一溫差產生溫差電動勢 ，這種由於溫差而產生電勢差的現象稱為愛廷豪森效應。 的大小和正負號與 、 的大小和方向有關，跟 與 、 的關係相同，所以不能在測量中消除。
3、能斯脫效應
在元件上接出引線時，不可能做到接觸電阻完全相同。當工作電流 通過不同接觸電阻時會產生不同的焦耳熱，並因溫差產生乙個溫差電動勢，此電動勢又產生溫差電流q（稱為熱電流），熱電流在磁場的作用下將發生偏轉，結果產生附加電勢差 ，這就是能斯脫效應。它與電流 無關，只與磁場 有關。
4、裡記-勒杜克效應
由能斯脫效應產生的熱電流也有愛廷豪森效應，由此而產生附加電勢差 ，稱為裡記-勒杜克效應。 與 無關，只與磁場 有關。
因此，在確定磁場 和工作電流 的條件下，實際測量的電壓包括 、 、 、 、 五個電壓的代數和。為了減少和消除以上效應引起的附加電勢差，利用這些附加電勢差與霍耳元件工作 、勵磁電流 的關係，採用對稱（交換）測量法進行測量。測量時可用改變 和 （勵磁電流 ）的方向的方法，抵消負效應的影響。
例如測量時首先任取某一方向的 和 為正，用 、 表示，當改變它們的方向時為負，用 、 表示，保持 、 的數值不變，在（ 、 ）、（ 、 ）、（ 、 ）、（ 、 ）四種條件進行測量，測量結果分別為：
當 、 時
當 、 時
當 、 時
當 、 時
從上述結果中消去 、 和 ，得到
一般地 比 小得多，在誤差範圍內可以忽略不計。
【實驗內容與步驟】
1、測試儀面板上的「 輸出」、「 輸出」和「 輸入」三對接線柱分別與實驗儀上的三對相應的接線柱連線好。具體操作：
（1）霍耳效應測試儀面板右下方供給勵磁電流 （0—1000ma）的直流恆流源輸出端（ 輸出）接霍耳效應實驗儀上電磁鐵線圈電流的輸入端
（2）霍耳效應測試儀面板左下方供給霍耳元件控制（工作）電流 的直流恆流源（0—10ma）輸出端（ 輸出）接霍耳效應實驗儀上霍耳元件工作電流輸入端
（3）霍耳效應實驗儀上霍耳元件的霍耳電壓 輸出端接霍耳效應測試儀中部下方的霍耳電壓輸入端（ 輸入）
2、開機前將 、 調節旋鈕逆時針方向旋到底，使其輸出電流趨於最小狀態。測量前將實驗儀上的三個換向開關k1、k2、k3斷開。
3、將霍耳元件調至電磁鐵氣隙內的中心位置附近（如圖3），將k1、k2、k3電鍵均倒向下方接通電路（此時為「+」）。
圖34、保持勵磁電流 =1000ma不變，、改變工作電流，調節 =1.00、2.00、3.
00、4.00、5.00、6.
00、7.00、8.00、9.
00、10.00ma，並分別改變 、 的方向，測出相應的霍耳電勢差 ，填入表1。根據測量資料繪出 ～ 曲線，驗證線性關係。
5、霍耳元件仍位於氣隙的中心，保持工作電流 =10.00ma不變，調節 =100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000ma，分別測量霍耳電壓 ，填入表2，並繪出 ～ 曲線，驗證線性關係範圍，分析當 達到一定值以後， ～ 直線斜率變化的原因。
6、將霍耳元件置於電磁鐵的中心，調節 =1000ma、 =10.00ma。使霍耳元件從中心向邊緣移動，每隔5mm選乙個點測出相應的霍耳電壓 ，填入表3。
根據已知的霍耳靈敏度kh值（見儀器標註），由公式求出磁感應強度b的大小：
【注意事項】
1. 霍耳元件及二級移動易折斷、變形，要注意保護，應注意避免擠壓、碰撞等，不要用手觸控霍耳元
2. 實驗前應檢查兩者及電磁鐵是否鬆動、移位，並加以調整。
3. 實驗中應使霍耳元件平面與磁感應強度 垂直，此時 ，即 取最大值。
4. 儀器組裝時已調整好，為防止搬運、移動中發生的形變、位移，實驗前應將霍耳元件移至電磁鐵氣隙的中心，調整霍耳元件方位，使其在 、 相同時，達到輸出 最大。
5. 霍耳元件的工作電流引線與霍耳電壓引線不能搞錯；霍耳元件的工作電流和螺線管的勵磁電流要分清，否則會燒壞霍耳元件。
6. 為了不使電磁鐵過熱而受到損害，影響測量的精度，除讀取有關資料的短時間內通以勵磁電流 外，其餘時間要斷開勵磁電流開關。
7. 儀器不宜在強光照射、高溫、強磁場、有腐蝕性氣體的環境下工作和存放。
2. 用本實驗裝置能否測量霍耳係數rh？
3. 怎樣減小或消除實驗中附加電壓所產生的影響？
2樓：匿名使用者
能.我有**啊,給我你的郵箱.
3樓：天堂鳥之心
當電流垂直子外磁場方向通過導體或半導體時，在垂直於電流和磁場的方向，物體兩側產生電勢差的現象叫做霍耳效應。
由於運動的帶電粒子在磁場中受到洛侖茲力作用，因而上層將積累正電荷，相對應下層積累負電荷，如果樣品的厚度為b，則上下兩側形成的電勢差u=eb,即e=u/b。其次，由於兩端電勢差，即兩層
之間形成電場。當到達穩定時，帶電粒子所受到的磁場力等於電場力，那麼這些帶電粒子將沿原來的直線方向作勻速運動，而上、下兩層分布不再改變，所以電勢差達到穩定值。即u=vbb。
從實驗測得，霍耳電勢差的大小和電流上成正比，和磁感應強度b成正比，而跟薄片的厚度b成反比，即u∝ib/b。
4樓：匿名使用者
霍耳效應
當電流垂直於外磁場方向通過導體時，在垂直於電流和磁場的方向的導體兩側產生電勢差的現象。電勢差的大小與電流和磁場強度的乘積成正比，而與物體沿磁場方向的厚度成反比。比例係數稱霍耳係數，它同物體中載流子的符號和濃度有關。
一般說來，金屬和電解質的霍耳效應都很小，但半導體則較顯著。因此，研究固體的霍耳效應可以確定它的導電型別以及其中載流子的濃度等；利用半導體的霍耳效應可以製成測量磁場強度的磁強計、微波技術及電子計算機中的元件等。有乙個厚度為d、寬為l的導電薄片，沿x軸通有電流強度i。
當在y軸方向加以勻強磁場b時，在導體薄片兩側（圖中的a，a』）產生電勢差uaa』。這就是霍耳效應。假設所討論導電薄片的載流子（參與
可知，這些正電荷的載流子所得到的力沿+z軸方向。若薄片中載流子為負電荷，q＜0，則
■軸方向的洛侖茲力
f1=qvb
設載流子為正電荷，由於洛侖茲力的作用，正電荷將在a側堆積，而在a』側出現負電荷，並產生由a指向a』的橫向電場et。顯然et對q的作用力fe=qet，與fl=qvb反向，當
qet＝qvb
或當電場et滿足
et=vb
時相同的運動狀態，同時a，a』兩側停止電荷的繼續堆積，從而在aa』兩側建立乙個穩定的電勢差uaa』
又電流強度i＝nqvl•d，n為單位體積的載流子數。則載流子的漂移速度
v＝i/nqld
將其代入uaa』＝vbl得
若載流子為負電荷，作與前相同的討論，仍然得到上式，不過式中q＜0，因而uaa』＜0即a』點的電勢高於a點。只要我們將式中的q理解為代數
k稱為霍耳係數，與所測材料的物理性質有關。當載流子q＞0時，k＞0，
由實驗測得霍耳係數k，從而確定該材料的載流子濃度n，以及載流子的電效能（q＞0或q＜0）。霍耳效應廣泛應用於半導體材料的測試和研究中。例如用霍耳效應以確定一種半導體材料是電子型（n型——多數載流子為電子）還是「空穴」型（p型——多數載流子為空穴）。
半導體內載流子的濃度受溫度、雜質以及其它因素的影響很大，因此霍耳效應為研
原子價的金屬符合，而對雙原子價的金屬以及半導體材料，霍耳係數不能寫成這種形式，必須用量子理論來說明。但半導體材料的霍耳係數k與其載流子濃度n之間仍有反比關係。利用霍耳效應的霍耳元件有很多方面的用途：
例如測量磁場；測量直流和交流電路中的電流強度和功率；轉換訊號，如把直流電流轉換成交流電流並對它進行調製，放大直流或交流訊號等。
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