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实验报告霍尔效应

【实验目的】
（1）了解霍尔效应的原理以及霍尔元件有关参数的含义和作用；
（2）测绘霍尔元件的UH-IS，UH-IM曲线，了解霍尔电压UH与霍尔元件工作电流IS、励
磁电流IM之间的关系。
（3）学习利用霍尔效应测量电磁铁气隙中的磁感应强度B及其分布。
（4）学习用“对称交换法”消除副效应产生的系统误差。
【实验原理】
1.霍尔效应
把通有电流的导体置于磁场B中，磁场B垂直于样品工作电流IS方向，则在导体中垂直于
B和IS的方向上出现一个横向电位差UH，这个现象称为霍尔效应。霍尔效应是由于而洛仑

兹力产生。

理论证明

RH称为霍尔电阻。KH称为霍尔元件的灵敏度，单位为mV/
(mA·T)。
2.用霍尔效应法测量电磁铁的磁场
用半导体材料构成霍尔片作为传感元件，把磁信号转换成电信号，

测出磁场中各点的磁感应强度，能测量交、直流磁场。

VAA－1电压测量双路恒流电源提供实验装置电源Im、IS和显示霍尔电压的数值VH。
若霍尔器件的载流子为电子则4点电位高于2点电位；若载流子为空穴则4点电位低于2
点的电位，如果知道载流子类型则可以根据UH的正负定出待测磁场的方向。由于霍尔效应
建立电场所需时间很短（约10-12～10-14s），因此通过霍尔元件的电流用直流或交流都可

以，若霍尔电流IS为交流IS=I0sinωt，则

VH=KHISB=KHBI0sinwt
所得的霍尔电压也是交变的，在使用交流电情况下，直流公式仍可使用，只是式中

的IS和VH应理解为有效值。
3.消除霍尔元件副效应的影响
副效应包括热磁效应和不等位电势差等，通常与电流和磁场方向有关。可采用切换开关进行

双向测量削弱其影响，处理的方法是：

当IH正向、B正向时测得U1；当IH负向、B正向时测得U2；

当IH负向、B负向时测得U3；当IH正向、B负向时测得U4。

VH=(∣U1∣+∣U2∣+∣U3∣+∣U4∣)/4

【实验内容】

1，保持Im不变，测绘VH-IS曲线;注意用“对称交换法”消除系统误差，将数据填入下表。

根据数据绘出曲线，验证线性关系。

푀=400푚𝐴=100=.푚
푚푚푚푚
푚𝐴=1푚
4
푀푀푀푀
0.5045.9-45.9-46.346.346.1
1.0091.9-91.9-92.792.692.3
1.50137.9-137.9-139.0139.0138.5
2.04187.3-187.1-189.1188.9188.1
2.98272.6-272.4-274.9274.4273.6

2,保持IS不变，测绘VH-IM曲线;将数据填入下表，并绘出푈퐻퐼M曲线，验证线性关

系的范围，分析当퐼M达到一定值以后푈퐻퐼M直线斜率变化的原因。

=00.0푚=00.0=1.000푚𝐴푀=00.0푚

푀푚𝐴푚푚푚푚푚푚푚푚푚
5010.9-48.8-10.9-48.8-11.247.711.247.711.1
10021.4-94.0-21.4-94.0-22.295.022.294.921.8
15032.3-140.8-32.3-140.8-33.1141.933.1141.932.7
20043.4-188.3-43.3-188.3-44.2189.444.2189.443.8
25055.1-238.6-55.1-238.5-56.0239.855.9239.855.5
30068.6-296.0-68.6-295.9-69.4297.169.4297.069.0
35080.1-344.9-80.1-345.0-81.0346.381.0346.280.6
40091.9-394.2-91.8-394.3-92.7395.392.6395.392.3

2，测量电磁铁气隙的磁场分布，使I푀=400푚𝐴、I=1.0푚𝐴.并使霍尔元件从中心向边缘

移动，每2mm选一个点测量相应的霍尔电压UH,填入表中，绘出B-X曲线。

푀=400.0푚𝐴=1.0푚𝐴

푚𝐴-20.0-18.0-16.0-14.0-12.0-10.0
B푚-77.5-152.6-342.6-396.1-395.8-395.5
푚𝐴-8.0-6.0-4.0-2.00.02.0
B푚-394.9-394.4-394.2-394.0-393.9-393.6
푚𝐴4.06.08.010.012.014.0
-393.5-393.3-393.4-393.4-393.3-391.5
B푚
【注意事项】
1，霍尔元件及二级移动容易折断、变形要注意保护，应该避免挤压、碰撞等，不要用手触

摸霍尔元件。

2，实验中应该使霍尔元件平面与磁感应强度B垂直，此时UH取得最大值
3，实验前应该将霍尔元件移动至电磁铁气隙的中心，调节霍尔元件方