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1、 霍耳效应法测量磁场 f 教案实验题目霍耳效应法测量磁场实验性质基本实验实 验学时 3 教师教学目的 1、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器 和霍尔效应装置的使用方法2 、了解霍尔效应产生的原理3 、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场4 、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及 消除副效应影响的方法重点消除副效应对测量结果的影 响难点 1霍尔效应的产生机理2 怎样消除影响测量准确性的附加效应教学过程的设计课前的准备：1. 仪器设备的检查，注意要校准砝码。2. 实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。3. 作出数据表格设计的参考。课上教学的设计：一、课上的常规检查（预习报告、数据表格的设计等）。
2、（5 分钟 ）二、讲解的设计 （30 分钟 ）1 、引言德国物理学家霍尔（ E.H.Hall ） 1879 年研究载流导 体在磁场中受力的性质时发现，任何导体通以电流时， 若存在垂直于电流方向的磁场，则导体内部产生与电流 和磁场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应，它 是一种磁电效应 （ 磁能转换为电能 ） 。二十世纪五十年代 以来，由于半导体工艺的发展，先后制成了多种有显著 霍尔效应的材料，这一效应的应用研究也随之发展起来。 现在，霍尔效应已在测量技术、自动化技术、计算机和 信息技术等领域得到了广泛的应用。在测量技术中，典 型的应用是测量磁场。测量磁场方法不少，但其中以霍尔效应为机理的测
3、磁方法因结构简单、体积小、测量速度快等优点而有着 广泛的应用，本实验就是采用这种方法。通过本实验了 解霍尔效应的物理原理，掌握用磁电传感器霍尔元 件测量磁场的基本方法，学习用异号法消除不等位电压 产生的系统误差。2 、提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设 计思想和设计原则实验原理 霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力 的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力 平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的 上下两个平面间形成了恒定的电位差霍尔电位差UH，实验测定系数 RH=1/ne 称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应 强弱的重要参数，载流子浓度n越小，则RH越大，UH也越
4、大，所以只有当半导体 （n 比金属的小得多 ） 出现以后， 霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其 厚度d确定，定义霍尔灵敏度 KH=RH/d KH与霍尔片的材 料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。、亠4A 这样上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH,用仪器测出I及UH则可求出磁感应强度 Bo3 、实验的拓展： （ 由本实验的完成深化和延伸所学 的知识，启发学生利用现有的设备拓展出新的实验内容 , 培养学生的 创新思维和创新能力。）1 ）、测量霍尔元件的不等位电势差2 ）、测量霍尔片的特性曲线4. 数据的测量与处理要求用做图法处理数据 .5 介绍主要仪器设备与
5、使用6 强调实验中要注意的问题1 ）、霍尔片又薄又脆，切勿用手摸。2 ）、霍尔片允许通过电流很小，切勿与励磁电流接 错！3 ）、电磁铁通电时间不要过长，以防电磁铁线圈过 热影响测量结果。三、学生的实验开始 （100 分钟 ）四、指导实验实验前 30 分钟不解答问题 , 给学生自己理解消化的 时间 ,30 分钟后边指导边提出一些问题启发学生解答 . 重 点辅导 :五、检查实验的结果 , 签字六、实验小结（实验结束前的 10 分钟）1 、验中有哪些影响测量准确度的因素？2 、用作图法处理实验数据时，是如何利用多次测量 来减小测量不确定度的？3 、拓展题目完成的意义。时间的掌握：留由 5 分钟机动的
6、时间。讲作图法课后思考题 1分析本实验主要误差来源，计算磁场 B 的合成 不确定度。2 以简图示意，用霍尔效应法判断霍尔片上磁场方 向。3 如何测量交变磁场，写出主要步骤。参考文献1. 大学物理实验 ，李学慧、高峰等编，高等教育 出版社，出版时间 2005 年 6 月2. 大学物理实验 ，高峰等编，东北大学出版社， 出版时间 1994 年 3 月板书内容 霍耳效应法测量磁场的题目，在黑板的中央。第一板实验的目的1 、熟悉和掌握霍尔磁场测试仪器和霍尔效应装置的 使用方法2 、了解霍尔效应产生的原理3 、学习和掌握了用霍尔效应的方法测量磁场4 、学习霍尔效应研究半导体材料的性能的方法以及 消除副效
7、应影响的方法重点与难点1 、霍尔效应的产生机理2 、消除影响测量准确性的附加效应 实验原理（将原理部分与原理图分成两块）1. 原理部分（左侧） 霍尔效应实质上是运动电荷在磁场中受到洛仑磁力 的作用后发生偏转而产生的，当霍尔电场力与洛仑磁力 平衡时，霍尔片中载流子不在迁移，这样就在霍尔片的 上下两个平面间形成了恒定的电位差霍尔电位差UH，实验测定系数 RH=1/ne 称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数，载流子浓度n越小，则RH越大，UH也越大，所以只有当半导体 （n 比金属的小得多 ） 出现以后，霍尔效应的应用才得以发展。对于特定的霍尔元件，其厚度d确定，定义霍尔灵敏度 KH=RH/d KH与霍尔片的材 料性质、几何尺寸有关，对于一定的霍尔片，其为常数。、亠4A这样上式是霍尔效应测磁场的基本理论依据，只要已知KH用仪器测出I及UH则可求出磁感应强度 Bo 实验的原理图2. 实验的过程设计（1）拟好实验步骤。（ 2）根据仪器设备的使用方法，确定各物理量的测 量方法。3 实验的拓展1 ）、测量霍尔元件的不等位电势差2 ）、测量霍尔片的特性曲线4 表格：略5 、实验报告的要求：1. 数据处理的要求。2. 误差分析与问题的讨论6 、黑板右边的空白备用1. 括号内的解释用语言叙述。2. 寻找几名优秀的学生在课外开放时间内完成拓展 实验的题目下载
