华南师范大学
学院年级姓名实验题目专业
普通物理
实验日期2011教师评定
实验报告年月
用霍尔效应测量螺线管磁场
用霍尔传感器测量通电螺线管内励磁电流与输出霍尔电压之间关系，证明霍尔电势差与螺线管内磁感应强度成正比；用通电长直通电螺线管轴线上磁感应强度的理论计算值作为标准值来校准或测定霍尔传感器的灵敏度，熟悉霍尔传感器的特性和应用；用该霍尔传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与螺线管轴线位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置刻线的关系图，学会用霍尔元件测量磁感应强度的方法。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、实验原理图1所示的是长直螺线管的磁力线分布，有图可知，其内腔中部磁力线是平行于轴线的直线系，渐近两端口时，这些直线变为从两端口离散的曲线，说明其内部的磁场在很大一个范围内是近似均匀的，仅在靠近两端口处磁感应强度才显著下降，呈现明显的不均匀性。根据电磁学毕奥－萨伐尔BiotSavat定律，通电长直螺线管线上中心点的磁感应强度为
B中心
NIML2D2
（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12：11NIM（2）B端面B中心22L2D2式中，为磁介质的磁导率，真空中的磁导率μ04π×107TmA，N为螺线管的总匝数，IM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。附加电势差的消除应该说明，在产生霍尔效应的同时，因伴随着多种副效应（见附录），以致实验测得的电压并不等于真实的VH值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。根据副效应产生的机理可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除，具体的做法是Is和B即lM的大小不变，并在设定电流和磁场的正、反方向后，依次测量由下列四组不同方向的Is和B组合的A、A′两点之间的电压V1、V2、
1
fV2、和V4，即IsIsIsIsBBBBV1V2V3V4
然后求上述四组数据V1、V2、V3和V4绝对值的平均值，可得：VV2V3V4（3）V14通过对称测量法求得的VH，虽然还存在个别无法消除的副效应，但其引入的误差甚小，可以略而不计。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r