对霍尔效应测量磁场实验的方法改进

针对大学物理实验中＂霍尔效应法测量磁场＂项目只能测长直螺线管轴线上的磁场分布的不足,提出一种改进方法,测量任一未知磁场在二维空间中的分布,进而可扩展到测量三维空间磁场的分布。经改进后的实验可使学生深刻理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质,并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出,培养学生的创新意识。

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第 l 3卷

第 4期

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对霍尔效应测量磁场实验的方法改进吴魏霞，杨少波，张明长(京印刷学院基础部，北京北摘

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要：针对大学物理实验中“霍尔效应法测量磁场”项目只能测长直螺线管轴线上的磁场分布的不足，提

出一种改进方法，测量任~未知磁场在二维空间中的分布，进而可扩展到测量三维空间磁场的分布。经改进后的实验可使学生深刻理解霍尔效应测磁场的原理及磁场的性质，并可作为设计性实验项目在大学物理实验课中开出，培养学生的创新意识。关键词：霍尔效应；方法改进；电磁效应中图分类号：4 15 O 4 .文献标识码： A d i1 .9 9 ji n 17— 35 2 1 .4 06 o:0 3 6/.s .6 2 4 0 .0 0 0 .2 s

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( c neE u ai e at e t B in stt o rp i C m nct n B in 0 6 0 C i ) Si c d ct nD p r n, e ig ntue f a hc o mu ia o, e ig12 0, hn e o m j I i G i j aAbsr c: Th hy i s e p rme t” me s i g ma n tc fed b l e fc” c n o l a u e te ta t e p sc x e i n a urn g ei l y Hal fe t a ny me s r h i ma nei e d dit b to n t e mi f l xs o h tag ts l n i Ai ng a h ia a tg g tc f l sr u in o h d i d a i ft e sr i h oe od. mi tt e d s dv n a e,a i i e

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e t fma n tc fe d,b lo b s d a e i n d e p rme td v lpe n c le e p y is e p r— ry o g ei l i uta s e u e sa d sg e x e i n e e o d i ol g h sc x e im e t o c lia e t e c e t e c n co s e s o t d n s n s t u t t h r a i o s i u n s fsu e t. v v K e r: Halef c; me nsi y wo ds l fe t a mpr v me t lc o g e i fe t o e n;e e t ma n t ef cs c

霍尔效应是一种电磁效应，即如果在电流的垂

场。经过改进后的霍尔效应测磁场实验，生可以学

直方向加上磁场，在与电流和磁场都垂直的方向则上将建立一个电场。利用霍尔效应可以测量磁场、 霍尔片载流子的浓度、尔片的电导率和迁移率霍等。其中利用霍尔效应测量磁场是大学物理实

更直观地理解霍尔效应测磁场的原理，也加深了对磁场是“点矢量”的认识。

1改进方案 1 1仪器的选取 .

验中的一个基本电磁实验项目。该实验可让学生在了解霍尔效应的基础上，过测量磁场，而加深对通从大学物理理论课中所学的“场”念及性质的理磁概解。现在大学物理实验中的“尔效应法测量磁 霍

现在大学物理实验中“尔效应测磁场”用霍所仪器为螺线管磁场实验仪与霍尔效应测试仪，

两这种仪器均为集成化程度较高的仪器，大限制了学大生开发思维和自制装置测磁场的能力。 我们选取的磁场源为一对条形磁铁；尔元件霍

场”目都是利用霍尔效应组合仪来测量磁场，项由于霍尔片只能在螺线管中轴线上移动，霍尔片的且法线方向始终处于水平方向，而只能测量长直螺因

是一霍尔片 (霍尔系数和最大限制电流已知 )毫其；伏表一只，用来测量霍尔电压；安表一只，来测毫用

线管中轴线上的磁场分布情况 J而无法测量其，周围磁场。为此我们提出了一种改进方法，以让可学生利用平时能接触到的简单的电学仪器及小器

量霍尔电流；关两只，开可控制总电路和霍尔片工作电路；压电源一只，来提供霍尔片工作电流；稳用电阻一只，为限流电阻；了将霍尔片固定，作为采用一

件，自己设计电路，松方便地测出任意一点的磁轻

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