物理实验报告 实验名称: 霍尔效应原理及其应用
霍尔效应实验报告(霍尔效应实验报告结论)
实验目的: 了解霍尔效应产生原理 1.霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。
4.设 为霍尔电场, 是载流子在电流方向上的平均漂移速度;样品的宽度为 ,厚度为 ,载流子浓度为 : 1-1因为 ,又根据 ,则1-2。
物理实验报告 实验名称: 霍尔效应原理及其应用
实验目的: 了解霍尔效应产生原理 1.霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。
4.设 为霍尔电场, 是载流子在电流方向上的平均漂移速度;样品的宽度为 ,厚度为 ,载流子浓度为 : 1-1因为 ,又根据 ,则1-2。
一、实验名称: 霍尔效应原理及其应用
二、实验目的:
1、了解霍尔效应产生原理;
2、测量霍尔元件的 、 曲线,了解霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间的关系;
3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法,测量长直螺旋管轴向磁感应强度 及分布;
三、仪器用具:YX-04型霍尔效应实验仪(仪器资产编号)
四、实验原理:
1、霍尔效应现象及物理解释
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。对于图1所示。
半导体样品,若在x方向通以电流 ,在z方向加磁场 ,则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ,电场的指向取决于样品的导电类型。显然,当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积,电场不断加强,直到 样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品A、A′间形成了稳定的电势(霍尔电压) 。
为霍尔元件灵敏度。根据RH可进一步确定以下参数。
(1)厄廷好森效应引起的电势 。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温,产生温电动势 。可以证明 。 的正负与 和 的方向有关。
(4)不等电势效应引起的电势 。由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一等势面上,只要有电流沿x方向流过,即使没有磁场 ,3、4两点间也会出现电势 。 的正负只与电流 的方向有关,而与 的方向无关。
综上所述,在确定的磁场 和电流 下,实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。可以通过对称测量方法,即改变 和磁场 的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流 和磁场 正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的 和 组合的电压。
通过上述测量方法,虽然不能消除所有的副效应,但 较小,引入的误不大,可以忽略不计,
3、直螺线管中的磁场分布
1、以上分析可知,将通电的霍尔元件放置在磁场中,已知霍尔元件灵敏度 ,测量出 和 ,就可以计算出所处磁场的磁感应强度 。
2、直螺旋管离中点 处的轴向磁感应强度理论公式:
式中, 是磁介质的磁导率, 为螺旋管的匝数, 为通过螺旋管的电流, 为螺旋管的长度, 是螺旋管的内径, 为离螺旋管中点的距离。
X=0时,螺旋管中点的磁感应强度
测量霍尔元件的 、 关系;
1、将测试仪的“ 调节”和“ 调节”旋钮均置零位(即逆时针旋到底),极性开关选择置“0”。
4、以 为横坐标(2)能斯应引起的电势 。焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势 。若只考虑接触电阻的异,则 的方向仅与磁场 的方向有关。, 为纵坐标作 图,并对 曲线作定性讨论。
5、测定 关系。取 =10 mA ,保持不变;霍尔元件置于螺旋管中点(二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐)10.24。顺时针转动“ 调节”旋钮, 依次取值为0,100,200,…,900 mA,将 和 极性开关择置“+” 和“-”改变 与 的极性,记录相应的电压表读数 值,填入数据记录表2。
6、以 为横坐标, 为纵坐标作 图,并对 曲线作定性讨论。
测量长直螺旋管轴向磁感应强度
1、取 =10 mA, =900mA。
2、移动水平调节螺钉,使霍尔元件在直螺线管中的位置 (水平移动游标尺上读出),先从14.00cm开始,到0cm点。改变 和 极性,记录相应的电压表读数 值,填入数据记录表3,计算出直螺旋管轴向对应位置的磁感应强度 。
3、以 为横坐标, 为纵坐标作 图,并对 曲线作定性讨论。
4、用公式(1-8)计算长直螺旋管中心的磁感应强度的理论值,并与长直螺旋管中心磁感应强度的测量值 比较,用百分误的形式表示测量结果。式中 ,其余参数详见仪器铭牌所示。
六、 注意事项:
1、为了消除副效应的影响,实验中采用对称测量法,即改变 和 的方向。
2、霍尔元件的工作电流引线与霍尔电压引线不能搞错;霍尔元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清,否则会烧坏霍尔元件。+B,-IS:U2=-UH-UH+UN-UR-U0
3、实验间隙要断开螺线管的励磁电流 与霍尔元件的工作电流 ,即 和 的极性开关置0位。
4、霍耳元件及二维移动尺容易折断、变形,要注意保护,应注意避免挤压、碰撞等,不要用手触摸霍尔元件。
什么目的、原理自己抄实验手册吧,以下是思考题答案
对,有不确定度传递公式:题
4、学习用对称交换测量法(异号法)消除负效应产生的系统误。1.有励磁电流通过螺线管,即有待测B
2.样品置于B中
3.样品有恒定电流通过。
在样品纵向就有霍尔电压产生,用导线输出测量电压,从而可以计算处螺线管的磁场。
霍尔电压的方向和样品,磁场B,样品上的电流方向有关,样品分为P型和N型,分别是空穴载流子,和电子载流子,根据洛仑兹力公式可以判断霍尔电压方向。
第二题
1)厄廷好森(Etinghausen)效应引起的电势UE。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温,产生温电动势UE。可以证明UE∝IB。容易理解UE的正负与I和B的方向有关。
(2)能斯特(Nernst)效应引起的电势UN。焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流。与霍耳效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势UN。若只考虑接触电阻的异,则UN的方向仅与B的方向有关。
(3)里纪-勒杜克(Righi-Leduc)效应产生的电势UR。上述热扩散电流的载流子由于速度不同,根据厄廷好森效应同样的理由,又会在3、4点间形成温电动势UR。UR的正负仅与B的方向有关,而与I的方向无关。
(4)不等电势效应引起的电势U0。由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一条等势线上。因而只要有电流,即使没有磁场B,3、4两点间也会出现电势U0。U0的正负只与电流I的方向有关,而与B的方向无关。
综上所述,在确定的磁场B和电流IS下,实际测出的电压是霍耳效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。人们可以通过对称测量方法,即改变IS和磁场B的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流IS和磁场B正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的IS和B组合的电压。即:
+B,+IS:U1= UH+UE+UN+UR+U0
-B,-IS:U3= UH+UE-UN-UR-U0
-B,+IS:U4=-UH-UE-UN+UR+U0
然后求U1,U2,U3,U4的代数平均值得:
UH=1/4(U1-U2+U3-U4)-UE
通过上述测量方法,虽然不能消除所有的副效应,但考虑到UE较小,引入的误不大,可以忽略不计,因此霍耳效应电压UH可近似为
UH=1/4(U1-U2+U3-U4)(19-6)
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物理实验报告 实验名称: (2) 观察磁电效应现象; 霍尔效应原理及其应用
2、接通电源,电流表显示“0.000”。有时, 调节电位器或 调节电位器起点不为零,将出现电流表指示末位数不为零,亦属正常。电压表显示“0.0000”。实验目的: 了解霍尔效应产生原理 1.霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。
4.设 为霍尔电场, 是载流子在电流方向上的平均漂移速度;样品的宽度为 ,厚度为 ,载流子浓度为 : 1-1因为 ,又根据 ,则1-2。
一、实验名称: 霍尔效应原理及其应用
相对误=二、实验目的:
1、了解霍尔效应产生原理;
2、测量霍尔元件的 、 曲线,了解霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间的关系;
3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法,测量长直螺旋管轴向磁感应强度 及分布;
三、仪器用具:YX-04型霍尔效应实验仪(仪器资产编号)
四、实验原理:
1、霍尔效应现象及物理解释
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。对于图1所示。
半导体样品,若在x方向通以电流 ,在z方向加磁场 ,则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ,电场的指向取决于样品的导电类型。显然,当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积,电场不断加强,直到 样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品A、A′间形成了稳定的电势(霍尔电压) 。
为霍尔元件灵敏度。根据RH可进一步确定以下参数。
(1)厄廷好森效应引起的电势 。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温,产生温电动势 。可以证明 。 的正负与 和 的方向有关。
(4)不等电势效应引起的电势 。由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一等势面上,只要有电流沿x方向流过,即使没有磁场 ,3、4两点间也会出现电势 。 的正负只与电流 的方向有关,而与 的方向无关。
综上所述,在确定的磁场 和电流 下,实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。可以通过对称测量方法,即改变 和磁场 的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流 和磁场 正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的 和 组合的电压。
通过上述测量方法,虽然不能消除所有的副效应,但 较小,引入的误不大,可以忽略不计,
3、直螺线管中的磁场上述推导是从理想情况出发的,实际情况要复杂得多。产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应,使 的测量产生系统误,如图2所示。分布
1、以上分析可知,将通电的霍尔元件放置在磁场中,已知霍尔元件灵敏度 ,测量出 和 ,就可以计算出所处磁场的磁感应强度 。
2、直螺旋管离中点 处的轴向磁感应强度理论公式:
式中, 是磁介质的磁导率, 为螺旋管的匝数, 为通过螺旋管的电流, 为螺旋管的长度, 是螺旋管的内径, 为离螺旋管中点的距离。
X=0时,螺旋管中点的磁感应强度
一、实验名称: 霍尔效应原理及其应用
1 仪器本身的系统误和由于老化引起的误.二、实验目的:
2.半导体样品,若在x方向通以电流 ,在z方向加磁场 ,则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ,电场的指向取决于样品的导电类型。1、了解霍尔效应产生原理;
2、测量霍尔元件的 、 曲线,了解霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间的关系;
3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法,测量长直螺旋管轴向磁感应强度 及分布;
三、仪器用具:YX-04型霍尔效应实验仪(仪器资产编号)
四、实验原理:
1、霍尔效应现象及物理解释
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场。对于图1所示。
半导体样品,若在x方向通以电流 ,在z方向加磁场 ,则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ,电场的指向取决于样品的导电类型。显然,当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积,电场不断加强,直到 样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品A、A′间形成了稳定的电势(霍尔电压) 。
为霍尔元件灵敏度。根据RH可进一步确定以下参数。
(1)厄廷好森效应引起的电势 。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温,产生温电动势 。可以证明 。 的正负与 和 的方向有关。
(4)不等电势效应引起的电势 。由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一等势面上,只要有电流沿x方向流过,即使没有磁场 ,3、4两点间也会出现电势 。 的正负只与电流 的方向有关,而与 的方向无关。
综上所述,在确定的磁场 和电流 下,实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。可以通过对称测量方法,即改变 和磁场 的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流 和磁场 正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的 和 组合的电压。
通过上述测量方法,虽然不能消除所有的副效应,但 较小,引入的误不大,可以忽略不计,
3、直螺线管中的磁场分布
1、以上分析可知,将通电的霍尔元件放置在磁场中,已知霍尔元件灵敏度 ,测量出 和 ,就可以计算出所处磁场的磁感应强度 。
2、直螺旋管离中点 处的轴向磁感应强度理论公式:
式中, 是磁介质的磁导率, 为螺旋管的匝数, 为通过螺旋管的电流, 为螺旋管的长度, 是螺旋管的内径, 为离螺旋管中点的距离。
X=0时,螺旋管中点的磁感应强度
实验报告
实验题目: 声速的测量
实验目的:了解超声波的产生,发射和接收的方法,用干涉法和相位法测声速.
实验内容
1 测量实验开始时室温.
2 驻波法
(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.
(2)将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.
(3)通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使讯号极大的位置,在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整.
(4)从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值.
3 相位法
(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.
(3) 通过示波器观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使图形为一条斜率为正的直线的位置.
(4)从该位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次图形是斜率为正的直线时游标的读数,共10个值.
4 测量实验结束时室温,与开始时室温取平均值作为温度t.收拾仪器,整理实验台.
5 对上面两组数据,分别用逐计算出l,然后算出声速v,并计算不确定度.与通过t计算出的理论值计算相对误.
数据处理
1 理论计算
实验开始时温度23.0℃,实验结束时温度21.8℃,所以认为实验时温度t=22.4℃.
根据理论值计算
2 驻波法
95.42
100.50
110.66
115.88
120.90
126.16
131.34
141.44
146.52
151.60
30.74
30.84
30.50
30.72、 测量内容:8
30.64
30.70
相邻游标相减的2倍=i(mm)
10.16
10.40
9.88
10.44
10.04
10.52
10.36
9.72
10.48
10.16
10.16
标准
的A类不确定度
查表得:当n=11,P=0.95时,=2.26.
因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定
查表得,当P=0.95时,=1.96.
所以的不确定度
声速
空气中的声速v=(350.99±1.20)m/s (P=0.95)
3 相位法
110.80
121.04
131.14
141.36
151.58
171.88
192.10
202.26
逐=5(mm)
50.92
50.84
50.10.2288
50.74
50.68
相邻游标相减=i(mm)
10.10
10.16
10.08
10.16
标准
的A类不确定度
查表得:当n=9,P=0.95时,=2.26.
因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定度
查表得,当P=0.95时,=1.96.
所以的不确定度
选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度
声速
空气中的声速v=(348.57±1.09)m/s (P=0.95)
误分析:
扩展资料2 室温在实验过程中是不断变化的.
3 无论是驻波法中在示波器上找极大值,还是相位法在示波器上找斜率为正的直线,都是测量者主观的感觉,没有测量.
思考题
1 固定两换能器的距离改变频率,以求声速,是否可行
答:不可行.因为在声速一定时,频率改变了,波长也会随之改变.所以无法同时测量出频率和波长,也就无法求出声速.
不对
物理学中对电磁波的定义是:电场磁场交替变化并以波的形式传播叫做电磁波 当导体中有电流流过时,导体周围就形成一个电场,又电场和磁场时同时存在,所以人类日益高涨的用电活动使我们的周围存在有大量的各种各样的辐射电磁场,人类仿佛象泡在水。 电子束:电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25-300kV)加速电场作用下被加速至很高的速度(0.3-0.7倍光速),经透镜会聚作用后,形成密集的高速电子流。
一台 电子加速器,注入的电子能量为20GeV(1GeV=109 eV,也就是10亿电子伏特),相应的电子速度为0.99999999979倍光速。电子经加速器加速后,能量可达到100GeV,电子速度达到0.999999999987倍的光速。这说明,电子在这台加速器里速度几乎没有增加,而 能量增加了4倍。
其实,加速器离人们的生活并不远。现代生活中已经普及的 电视、计算机显示器所用的显像管就是一台小小的电子加速器。
显像管有玻璃密封 外壳,内部抽成真空。由一端的电子枪产生的电子束(强度受影像讯号控制)经过聚焦线圈聚焦后在高压 电极的作用下加速向前运动。与此同时,电子束在偏转电极的作用下,自上而下作水平方向的 扫描。这样,在显像管另一端的荧光屏上就形成了明暗程度不同的亮点。
误原因分182.02析:
1)电子仪器老化使内部原器件参数变化;
2)聚焦点的大小对观察3.显然,当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积,电场不断加强,直到 样品两侧电荷的积累就达到平衡,即样品A、A′间形成了稳定的电势(霍尔电压) 。的影响;
4)电表的仪器精度;
5)测量时的接触电阻。
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