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1、荆楚理工学院大学物理实验报告姓名：王硕学号：2013402020107专业：过程装备与控制工程日期：5/31/2014实验题目：微小长度的测量目的要求：1. 了解霍尔效应的原理2, 应用霍尔效应进行微小长度的测量实验仪器与试剂：亥姆霍兹线圈、材质均匀的铁块、导线、电压表、电流表、电源、开关、电阻箱实验原理：霍尔效应的本质是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而 使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子 受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交 电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数
2、。平行电场和电流强度之比就是电阻 率。当洛伦磁力旧、f电场力、fE相等时，电荷的积累达到动态平衡，这时在薄片两侧面D、 D之间所建立的电场EH称为霍尔电场，相应的电压UH称为霍尔电压，这样的现象称为 霍尔效应。利用亥姆霍兹线圈产生近似均匀的磁场，亥姆霍兹线圈是由两个相同的线圈同轴放置，其中 心间距等于线圈的半径。将两个线圈通以同向电流时，磁场叠加增强，并在一定区域形成近 似均匀的磁场；通以反向电流时，则叠加使磁场减弱，以至出现磁场为零的区域。利用其产 生的近似均匀的磁场作为产生霍尔效应的磁场，qVHl j = qvBVH! a - BI! nqd）VH=昭 0g实验内容：1. 如图所示连接各个
3、部件，闭合电路，将连接好的电路按照图中所示的方案放置到亥姆霍 兹线圈产生近似均匀的磁场中去。已知磁场强度B。2. 待电路中电流表稳定后，读取两只表示数，并记录，适当调节电阻箱使得主干路电流表 示数发生变化，并再次读出两只表示数3. 重复上述操作（共六组数据）实验现象、结果记录及整理：次数123456电流表读 数（A）电压表读 数（V）已知B=通过数据处理qvB=Eq 又因为 E=U/d即可求得d的长度，从而实现测量铁块边长。讨论和思考：物理实验中的放大法把待测物理量按一定的规律加以放大，再进行测量的方法称为放大法。放大法是常用的基本测量方法之一，它分为累计放大法、机械放大法、电磁放大法和光学放
4、 大法。1、累计放大法在待测物理量能够简单重叠的条件下，将它展延若干倍，再进行测量的方法，称 为累计放大法。例如，欲测量均匀细丝的直径，可在一根光滑的圆柱体上密绕100匝，测出其密 布的长度,再求出细丝的直径;又如在用单摆法测重力加速度的实验中,用秒表测量摆动的周 期时,是测出50次摆动的总时间，再求出单摆的周期。累计放大法的优点是在不改变待测量性 质的情况下，将待测量展延若干倍后进行测量，从而增加测量结果的有效数字位数，减小测量值的相对误差，提高测量的精度。在使用累计法放大时，要注意两点:一是在展延过程中待测量 不能发生变化;二是在展延过程中应努力避免引入新的误差（如细丝密绕时中间出现的间隙
5、）。2、机械放大法利用机械部件之间的几何关系，使标准单位量在测量过程中得到放大的方法, 称为机械放大法。机械放大法可以提高测量仪器的分辨率，增加测量结果的有效数字位数。 例如螺旋测微器利用螺杆鼓轮（微分筒）机构,使仪器的最小刻度从1mm变为0.01mm，从而提 高测量精度。又如在分光计读数盘的设计中,为了提高仪器的测量精度，采用两种方法:一是增 大刻度盘的半径，因为刻度盘的半径越大，仪器的分辨率会越高;二是应用游标的读数原理，增 设游标读数装置。再如百分表和千分表，是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动，经过齿轮传 动放大，变为指针在刻度盘上的转动,从而读出被测尺寸的大小。3、电磁放大法要对微弱的
6、电信号（电流、电压或功率）有效地进行观察和测量，常借助于电子 学中的放大线路。例如在用光电效应法测量普朗克常量的实验中，就是将微弱的光电流通过 微电流测量放大器放大后,进行测量的;在示波器的使用中，利用示波管将电信号放大，使电信号 不仅能定性的观察,而且能定量的测量,同时还具直观显示的优点。4、光学放大法光学放大法有两种，一种是使待测物通过光学仪器形成放大的象，便于观察判 别。例如常用的测微目镜、读数显微镜等。另一种是通过测量放大后的物理量，间接测得本 身较小的物理量。例如在用拉伸法测金属的杨氏弹性模量中，利用光杠杆法测量金属丝在受 到应力后,长度发生的微小变化。光杠杆法是一种常用的光学放大法它不仅可以测长度 的微小变化，也可以测角度的微小变化。直流复射式检流计就是一个典型的例子，所谓“复射”, 是指这种检流计作为“光指针”的光线不是一次反射,而是多次的反射后才投影到标尺上，从 而达到延长“光指针”长度，放大线圈偏转角度，提高灵敏度的目的。
