用霍尔效应测量螺线管磁场 物理实验报告

华南师范大学实验报告

学生姓名 学 号 专 业 化学 年级、班级 课程名称 物理实验 实验项目 用霍尔效应测量螺线管磁场 实验类型 □验证 □设计 □综合 实验时间 2012 年 3 月 07 实验指导老师 实验评分

一、

实验目的：

1．了解霍尔效应现象，掌握其测量磁场的原理。

2．学会用霍尔效应测量长直通电螺线管轴向磁场分布的方法。

二、

实验原理：

根据电磁学毕奥－萨伐尔定律，通电长直螺线管线上中心点的磁感应强度为: 2

2

M

D

L I N B +??μ=

中心 （1）

理论计算可得，长直螺线管轴线上两个端面上的磁感应强度为内腔中部磁 感应强度的1/2：

2

2

M

D

L I N 21B 21B +??μ?

=

=

中心端面 （2）

式中，μ为磁介质的磁导率，真空中的磁导率μ0=4π×10-7(T ·m/A)，N

为螺线管的总匝数，I M 为螺线管的励磁电流，L 为螺线管的长度，D 为螺线管的平均直径。

三、 实验仪器：

1．FB510型霍尔效应实验仪 2．FB510型霍尔效应组合实验仪（螺线管）

四、 实验内容和步骤：

1. 把FB510型霍尔效应实验仪与FB510型霍尔效应组合实验仪（螺线管）正确连接。把励磁电流接到螺

线管I M 输入端。把测量探头调节到螺线管轴线中心，即刻度尺读数为13.0cm 处，调节恒流源2,使I s =4.00mA ，按下(V H /V s )（即测V H ），依次调节励磁电流为I M =0~±500mA ，每次改变±50mA, 依此测量相应的霍尔电压，并通过作图证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比。

2. 放置测量探头于螺线管轴线中心，即1

3.0cm 刻度处，固定励磁电流±500mA ，调节霍尔工作电流为：I s =0~

±4.00mA ，每次改变±0.50mA ，测量对应的霍尔电压V H ，通过作图证明霍尔电势差与霍尔电流成正比。

3. 调节励磁电流为500mA ，调节霍尔电流为

4.00mA ，测量螺线管轴线上刻度为X =0.0cm~13.0cm ，每次移动1cm ，测各位置对应的霍尔电势差。(注意,根据仪器设计,这时候对应的二维尺水平移动刻度读数为：

13.0cm 处为螺线管轴线中心，0.0cm 处为螺线管轴线的端面，找出霍尔电势差为螺线管中央一半的数值的刻度位置。与理论值比较，计算相对误差。按给出的霍尔灵敏度作磁场分布B ~X 图。)

五、 注意事项：

1. 励磁线圈不宜长时间通电，否则线圈发热，会影响测量结果。

2. 霍尔元件有一定的温度系数，为了减少其自身发热对测量影响，实验时工作电流不允许超过其额定值

5mA ，（建议使用值：I s =0~4mA ）。

图1

六、数据处理：

六、思考题：

如果螺线管在绕制中，单位长度的匝数不相同或绕制不均匀，在实验中会出现什么情况？

答：可能会出现霍尔电势差与螺线管内磁感应强度或霍尔电流不成正比例关系。