1樓:我是夏俊
答1 小,磁場產生分量。
2 金屬的性質有關。
2樓:林嵐楓
如已知存在一個干擾磁場,如何採用合理的測試方法,儘量減小干擾磁場對測量結果的影響
大學物理實驗霍爾效應思考題
3樓:可愛的小果
答1 小,磁場產生分量。
2 金屬的性質有關。
物理霍爾效應實驗思考題
4樓:中國快反兵
物理實驗報告
一、實驗名稱:62616964757a686964616fe58685e5aeb931333239303234 霍爾效應原理及其應用
二、實驗目的:
1、瞭解霍爾效應產生原理;
2、測量霍爾元件的 、 曲線,瞭解霍爾電壓 與霍爾元件工作電流 、直螺線管的勵磁電流 間的關係;
3、學習用霍爾元件測量磁感應強度的原理和方法,測量長直螺旋管軸向磁感應強度 及分佈;
4、學習用對稱交換測量法(異號法)消除負效應產生的系統誤差。
三、儀器用具:yx-04型霍爾效應實驗儀(儀器資產編號)
四、實驗原理:
1、霍爾效應現象及物理解釋
霍爾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於電流和磁場的方向上產生正負電荷的聚積,從而形成附加的橫向電場。對於圖1所示。
半導體樣品,若在x方向通以電流 ,在z方向加磁場 ,則在y方向即樣品a、a′電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的電場 ,電場的指向取決於樣品的導電型別。顯然,當載流子所受的橫向電場力 時電荷不斷聚積,電場不斷加強,直到 樣品兩側電荷的積累就達到平衡,即樣品a、a′間形成了穩定的電勢差(霍爾電壓) 。
設 為霍爾電場, 是載流子在電流方向上的平均漂移速度;樣品的寬度為 ,厚度為 ,載流子濃度為 ,則有:
(1-1)
因為 , ,又根據 ,則
(1-2)
其中 稱為霍爾係數,是反映材料霍爾效應強弱的重要引數。只要測出 、 以及知道 和 ,可按下式計算 :
(1-3)
(1—4)
為霍爾元件靈敏度。根據rh可進一步確定以下引數。
(1)由 的符號(霍爾電壓的正負)判斷樣品的導電型別。判別的方法是按圖1所示的 和 的方向(即測量中的+ ,+ ),若測得的 <0(即a′的電位低於a的電位),則樣品屬n型,反之為p型。
(2)由 求載流子濃度 ,即 。應該指出,這個關係式是假定所有載流子都具有相同的漂移速度得到的。嚴格一點,考慮載流子的速度統計分佈,需引入 的修正因子(可參閱黃昆、謝希德著《半導體物理學》)。
(3)結合電導率的測量,求載流子的遷移率 。電導率 與載流子濃度 以及遷移率 之間有如下關係:
(1-5)
2、霍爾效應中的副效應及其消除方法
上述推導是從理想情況出發的,實際情況要複雜得多。產生上述霍爾效應的同時還伴隨產生四種副效應,使 的測量產生系統誤差,如圖2所示。
(1)厄廷好森效應引起的電勢差 。由於電子實際上並非以同一速度v沿y軸負向運動,速度大的電子回轉半徑大,能較快地到達接點3的側面,從而導致3側面較4側面集中較多能量高的電子,結果3、4側面出現溫差,產生溫差電動勢 。可以證明 。
的正負與 和 的方向有關。
(2)能斯特效應引起的電勢差 。焊點1、2間接觸電阻可能不同,通電發熱程度不同,故1、2兩點間溫度可能不同,於是引起熱擴散電流。與霍爾效應類似,該熱擴散電流也會在3、4點間形成電勢差 。
若只考慮接觸電阻的差異,則 的方向僅與磁場 的方向有關。
(3)裡紀-勒杜克效應產生的電勢差 。上述熱擴散電流的載流子由於速度不同,根據厄廷好森效應同樣的理由,又會在3、4點間形成溫差電動勢 。 的正負僅與 的方向有關,而與 的方向無關。
(4)不等電勢效應引起的電勢差 。由於製造上的困難及材料的不均勻性,3、4兩點實際上不可能在同一等勢面上,只要有電流沿x方向流過,即使沒有磁場 ,3、4兩點間也會出現電勢差 。 的正負只與電流 的方向有關,而與 的方向無關。
綜上所述,在確定的磁場 和電流 下,實際測出的電壓是霍爾效應電壓與副效應產生的附加電壓的代數和。可以通過對稱測量方法,即改變 和磁場 的方向加以消除和減小副效應的影響。在規定了電流 和磁場 正、反方向後,可以測量出由下列四組不同方向的 和 組合的電壓。
即:, :
, :, :
, :然後求 , , , 的代數平均值得:
通過上述測量方法,雖然不能消除所有的副效應,但 較小,引入的誤差不大,可以忽略不計,因此霍爾效應電壓 可近似為
(1-6)
3、直螺線管中的磁場分佈
1、以上分析可知,將通電的霍爾元件放置在磁場中,已知霍爾元件靈敏度 ,測量出 和 ,就可以計算出所處磁場的磁感應強度 。
(1-7)
2、直螺旋管離中點 處的軸向磁感應強度理**式:
(1-8)
式中, 是磁介質的磁導率, 為螺旋管的匝數, 為通過螺旋管的電流, 為螺旋管的長度, 是螺旋管的內徑, 為離螺旋管中點的距離。
x=0時,螺旋管中點的磁感應強度
(1-9)
五、 實驗內容:
測量霍爾元件的 、 關係;
1、將測試儀的「 調節」和「 調節」旋鈕均置零位(即逆時針旋到底),極性開關選擇置「0」。
2、接通電源,電流表顯示「0.000」。有時, 調節電位器或 調節電位器起點不為零,將出現電流表指示末位數不為零,亦屬正常。電壓表顯示「0.0000」。
3、測定 關係。取 =900ma,保持不變;霍爾元件置於螺旋管中點(二維移動尺水平方向14.00cm處與讀數零點對齊)。
順時針轉動「 調節」旋鈕, 依次取值為1.00,2.00,...,10.
00ma,將 和 極性開關選擇置「+」 和「-」改變 與 的極性,記錄相應的電壓表讀數 值,填入資料記錄表1。
4、以 為橫座標, 為縱座標作 圖,並對 曲線作定性討論。
5、測定 關係。取 =10 ma ,保持不變;霍爾元件置於螺旋管中點(二維移動尺水平方向14.00cm處與讀數零點對齊)。
順時針轉動「 調節」旋鈕, 依次取值為0,100,200,...,900 ma,將 和 極性開關擇置「+」 和「-」改變 與 的極性,記錄相應的電壓表讀數 值,填入資料記錄表2。
6、以 為橫座標, 為縱座標作 圖,並對 曲線作定性討論。
測量長直螺旋管軸向磁感應強度
1、取 =10 ma, =900ma。
2、移動水平調節螺釘,使霍爾元件在直螺線管中的位置 (水平移動遊標尺上讀出),先從14.00cm開始,最後到0cm點。改變 和 極性,記錄相應的電壓表讀數 值,填入資料記錄表3,計算出直螺旋管軸向對應位置的磁感應強度 。
3、以 為橫座標, 為縱座標作 圖,並對 曲線作定性討論。
4、用公式(1-8)計算長直螺旋管中心的磁感應強度的理論值,並與長直螺旋管中心磁感應強度的測量值 比較,用百分誤差的形式表示測量結果。式中 ,其餘引數詳見儀器銘牌所示。
六、 注意事項:
1、為了消除副效應的影響,實驗中採用對稱測量法,即改變 和 的方向。
2、霍爾元件的工作電流引線與霍爾電壓引線不能搞錯;霍爾元件的工作電流和螺線管的勵磁電流要分清,否則會燒壞霍爾元件。
3、實驗間隙要斷開螺線管的勵磁電流 與霍爾元件的工作電流 ,即 和 的極性開關置0位。
4、霍耳元件及二維移動尺容易折斷、變形,要注意保護,應注意避免擠壓、碰撞等,不要用手觸控霍爾元件。
七、 資料記錄:kh=23.09,n=3150匝,l=280mm,r=13mm
表1 關係 ( =900ma)
(mv) (mv) (mv) (mv)
1.00 0.28 -0.27 0.31 -0.30 0.29
2.00 0.59 -0.58 0.63 -0.64 0.61
3.00 0.89 -0.87 0.95 -0.96 0.90
4.00 1.20 -1.16 1.27 -1.29 1.23
5.00 1.49 -1.46 1.59 -1.61 1.54
6.00 1.80 -1.77 1.90 -1.93 1.85
7.00 2.11 -2.07 2.22 -2.25 2.17
8.00 2.41 -2.38 2.65 -2.54 2.47
9.00 2.68 -2.69 2.84 -2.87 2.77
10.00 2.99 -3.00 3.17 -3.19 3.09
表2 關係 ( =10.00ma)
(mv) (mv) (mv) (mv)
0 -0.10 0.08 0.14 -0.16 0.12
100 0.18 -0.20 0.46 -0.47 0.33
200 0.52 -0.54 0.80 -0.79 0.66
300 0.85 -0.88 1.14 -1.15 1.00
400 1.20 -1.22 1.48 -1.49 1.35
500 1.54 -1.56 1.82 -1.83 1.69
600 1.88 -1.89 2.17 -2.16 2.02
700 2.23 -2.24 2.50 -2.51 2.37
800 2.56 -2.58 2.84 -2.85 2.71
900 2.90 -2.92 3.18 -3.20 3.05
表3 關係 =10.00ma, =900ma
(mv) (mv) (mv) (mv) b ×10-3t
0 0.54 -0.56- 0.73 -0.74 2.88
0.5 0.95 -0.99 1.17 -1.18 4.64
1.0 1.55 -1.58 1.80 -1.75 7.23
2.0 2.33 2.37- 2.88 -2.52 10.57
4.0 2.74 -2.79 2.96 -2.94 12.30
6.0 2.88 -2.92 3.09 -3.08 12.90
8.0 2.91 -2.95 3.13 -3.11 13.10
10.0 2.92 -2.96 3.13 -3.13 13.10
12.0 2.94 -2.99 3.15 -3.06 13.20
14.0 2.96 -2.99 3.16 -3.17 13.3
八、 資料處理:(作圖用座標紙)
九、 實驗結果:
實驗表明:霍爾電壓 與霍爾元件工作電流 、直螺線管的勵磁電流 間成線性的關係。
長直螺旋管軸向磁感應強度:
b=uh/kh*is=1.33x10-2t
理論值比較誤差為: e=5.3%
十、問題討論(或思考題):
參考資料: **:http://ly17yun.lingd.***中有很多
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樓上說的是誤差,但是儀器誤差專指儀器的不確定度。或者精度。儀器上會有標識。儀器的誤差範圍一般在儀器的外部都會有標明.you can notice it 計算值跟你測量的值的差距就是誤差啦 測量值與真bai值之差du 異稱為誤差,物理實驗 zhi離不開對物理量的dao測量,測量有直接的內,也有間接容的...
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大學物理實驗報告格式？中國科學技術大學理學院物理實驗教學中心實驗報告格式 2005 7 22 11 43 58 1.學生姓名 學號 實驗組號及組內編號 2.實驗題目 3.目的要求 一句話簡單概括 4.儀器用具 儀器名稱及主要規格 包括量程 分度值 精度等 用具名稱。5.實驗原理 簡單但要抓住要點，要...