实验数据处理

（1）测量霍尔效应的灵敏度

U_H~I_S关系曲线

霍尔效应灵敏度

（2）测量通电螺线管中磁场分布

（3）测量样品的电导率σ

（4）测其他参数

实验结果和分析讨论

根据图像，可知U_H~I_S关系曲线近乎一条过原点的直线。

 

第二篇：霍尔效应实验报告

霍耳效应实验报告

学号：200702050940   实验人：张学林   同组人： 杨天海   

实验目的：

1、  观察霍耳效应；

2、  了解应用霍耳效应进行简单的相关测量的方法

实验内容：

       1、确定样品导电类型；

       2、测算霍耳系数、载流子浓度、霍耳灵敏度；

       3、测算长螺线管轴线上的磁场分布。

实验原理：

       一、关于霍耳效应

       如图一所示。当电流通过一块导体或半导体制成的薄片时，载流子会发生漂移。

       而将这种通有电流的薄片置于磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向。根据图一中的电流方向，并结合右手定则，我们可以看到：（1）无论导体中的载流子带正电荷还是负电荷，其受力均为F_m方向；（2）载流子均会沿X轴方向运动，并最终靠在A端。于是：（1）当载流子为正电荷时薄板A端带正电荷，导致板A端电势高于B端；（2）当载流子为负电荷时薄板A端带负电荷，导致板B端电势高于A端。

       这就是霍耳效应。

       二、关于霍耳效应性质的研究

       如图一，关于霍耳效应的相关参量已如图所示。

       其中载流子所受的磁场力

                                                                       （1）

       载流子所受的电场力

                                                                          （2）

       当其所受磁场力与电场力受力平衡时：

       有关系，                                                  （3）

       且有，                                           （4）

       我们又知道，               （5）

       于是，由（1）～（3）可知

                                                                        （6）

       再结合（4）式可得                   （7）

       令                                                                  （8）

为霍耳系数，并代入（7）式可得

                                                                            （9）

       那么，霍耳系数又可表示为                       （10）

       即，                                                  （11）

三、关于霍耳效应的应用

       1、利用霍耳效应确定导体的类型

由（11）式可得，导体横向电势差与导体中载流子类型有关：当为正时载流子为电子，导体为P型半导体；反之，载流子为空穴，导体为N型半导体。

       2、利用霍耳效应计算霍耳系数

       根据（9）式，可以固定B、b，改变I得到U_H，多测几组U—I值。然后根据几组U—I值在直角坐标系中描点，可根据拟合出来的直线的斜率求出霍耳系数。

3、  霍耳灵敏度的计算

若将（7）式中的括号以内的项定义为霍耳灵敏度，即令。于是，（二、2）中的霍耳系数计算出来，霍耳灵敏度也就计算出来了。

4、利用霍耳效应计算载流子浓度

由（7）、（11）式可得。

       于是，载流子浓度的计算可以利用（二、2）中计算出来的霍耳系数来得到

       5、利用霍耳效应测定长螺线管轴线上的磁场分布

由于，并结合（7）式可得。当K_H确定时，我们可以通过测量对应的U_H—I值来测算相应的磁场强度B的值。

实验步骤：

      

      

一、确定导体类型

       1、依图二连接电路；

       2、调节恒流电源HI，使电流为10mA；

       3、观察电压表所指示的电压的极性，记录并判断霍耳片的导电类型。

二、测霍耳片对应的U—I值

       1、调节HI，记录恒定电流值的大小，读出                                                               电                  压表的示数并记录；

    2、调节HI，改变恒定电流值大小7次，重                                                            复                          上述测量并记录。形成8组数据。

       三、测长螺线管轴线上的磁场分布

       1、测量螺线管全长l并记录数据；

2、移动附有霍耳片的标尺，使图二中的霍耳片伸入图三中的螺线管中的X（如图四所示）处，读数并记录X的大小；

       3、闭合开关S₀、S₁、S₂于某一端，使图二与图三所示电路中的电流均沿各图所示方 向；

       4、调节HI₀与HI得恒定电流值I_M=0.2A、I_S=2.00mA；

       5、读出图二电路中电压表与电流表的读数并记录入表；

       6、改变I_M、I_S的方向三次，形成四组数据并记录；

       7、移动附有霍耳片的标尺，改变霍耳片的位置11次，重复上述测量并记录数据。形成12组数据。

注意事项：

       1、注意（一、2，二、2，三、4）步中调节电流时，不要超过霍耳片的额定电流值；

       2、注意表上的接线柱及开关S₀、S₁、S₂不要弄错；

       3、在实验步骤（三、6）中在磁场变化大的地方要多选几个点。

       4、为了防止电磁铁过热，数据记录时，要断开开关S₀。

实验数据的记录：

霍耳片对应U—I值

表一

螺线管电磁感应强度

表二      I_M=0.2A    I_S=2.00mA

数据处理

对表二数据处理

由上面数据作图对表一数据处理=0.6   做出曲线

有表一IS不变时(=10)  可作出

根据表二   作出—x曲线

实验结论：

（1）       载流子为电子霍尔系数为负，则，反之载流子为空穴（正电荷），霍尔系数为正，根据霍尔系数R_H的正负，可以判别导体导电类型，N型样品R_H﹤0，P型样品R_H﹥0

（2）       霍尔电势差U与载流子浓度n成正比，材料的载流子浓度n越大，霍尔电势差越小。

（3）       在测量霍尔电势差时，不可避免产生一些负效应，如部件发热等，形成测量中的系统误差

（4）       在一定范围内铜一组实验n,R_H,K_H