实验13 利用霍尔效应测量磁场

大学物理实验预习报告

第二篇：利用霍尔效应测磁场实验的误差分析

利用霍尔效应测磁场实验的误差分析

张晓春（02A11622）

（东南大学机械工程学院，江苏南京， 211189）

摘要： 通过对利用霍尔效应测磁场实验的原理、过程、及实验数据的处理进行分析，得出本实验误差的主要来源，并对减小误差提出切实可行的方法及注意事项，其中重点介绍利用对称测量法处理数据以减小误差的方法。

关键词： 霍尔效应误差分析对称测量法

Experimental Error Analysis of Hall Effect Measurements in Magnetic Field

Zhang Xiao Chun（02A11622）

（School of Mechanical Engineering of Southeast University，Nanjing，Jiangsu， 211189）

Abstract： Through analyzing the principle process and experimental data processing of using Hall effect to measure magnetic field, draw the main source of experimental error, and put forward practical methods and precautions to reduce the error, which focuses on Symmetrical measurement to process data to reduce experimental error.

Key words: Hall Effect Experimental error analysis Symmetrical measurement

自1879年霍尔效应被发现以来，它在测量方向得到了广泛的应用，其中测螺线管轴线上的磁场是十分重要的一个方面。但是在测量中，总会产生各种各样的副效应，这些副效应带来了一定的测量误差，有些副效应的影响可与实测值在同一数量级，甚至更大。因此在实验中如何消除这些副效应成为很重要的问题。本文分析了霍尔效应测磁场的误差来源，并提出了减小误差应采取的措施及一些注意事项。

作者简介：张晓春（1992-）,山东诸城人，本科在读

邮箱：zhangxiaochun12@126.com

1、霍尔效应测磁场的实验原理

霍尔效应中霍尔电压U_H与所加磁场和霍尔元件的工作电流I的关系为：

U_H=K_HIB (1)

用已对K_H定标的霍尔元件支撑探头，分别测出I和U_H_，即可得：

B= （2）

2、误差来源分析

由实验原理知，霍尔效应测磁场的关键就是霍尔电压U_H的测定，在测霍尔电压是，实际上存在着多种副效应，产生各种附加电压，对实验结果的精确度产生很大影响，现分析如下：

2.1 不等位电势差（U₀）

由于霍尔元件材料本身不均匀，加之制作水平的限制，焊接时很难保证电压输出端绝对对称地焊接在霍尔元件的两侧，因此即使不加磁场，只要在霍尔元件上通以电流，两电压输出电极间也会产生一个电势差，这就是不等位电势差。不等位电势差U₀的大小与通过霍尔元件的电流I有关，还与两电极所处两等势面之间的电阻R₀有关，三者之间关系是表述为：

U₀=IR₀

与其他效应相比，不等位电势差与霍尔电压的数量级相差无几，对实验结果精确度的影响最大。

2.2 厄廷好森效应（U_E）

由于载流子在其运动方向上速率的统计分布，一部分速度大于平均速度，一部分速度小于平均速度，导致载流子在磁场中受到的作用力并不相等，因此产生不同的偏转，从而霍尔元件一面出现的快载流子多，一面出现的慢载流子多。载流子运动的动能在面上转化为热能，引起两边温度差，产生温差电动势，就是厄廷好森效应。U_E的符号随Ｉ、Ｂ的换向而改变。