用霍尔元件测螺线管轴线磁场分布

时间：2025-04-23

用霍尔效应测螺线管轴向磁场分布华中农业大学理学院应用物理系物理实验教学中心

基于霍尔效应的霍尔元件可用于测量磁感应强度和电流，在测量技术、电流，在测量技术、自动控制、控制、磁流体发电等科学技术的许多领域中具有广泛应用. 泛应用.

前言实验任务——利用霍尔效应测量螺线管内轴线上磁感应强度的分布 ——利用霍尔效应测量螺线管内轴线上磁感应强度的分布. 利用霍尔效应测量螺线管内轴线上磁感应强度的分布.

完成这一实验任务，必须做以下工作：完成这一实验任务，必须做以下工作：仪器调节(将仪器调节到标准工作状态). 仪器调节(将仪器调节到标准工作状态). 仪器标定(确定霍尔电压与磁感应强度的关系). 仪器标定(确定霍尔电压与磁感应强度的关系). 测量通电螺线管内轴线上磁感应强度的分布. 测量通电螺线管内轴线上磁感应强度的分布.

关键提示本实验关键点如下：本实验关键点如下： 1.接线 2.调标准工作状态 3.定标：固定位置、改变励磁电流定标：固定位置、 4.测量：固定励磁电流、改变位置测量：固定励磁电流、

请按以上关键点阅读以下材料。请按以上关键点阅读以下材料。

实验原理现象 —— 霍尔效应载流导体薄板处在方向垂直于电流的磁场中时，在垂直于电流和磁场的方向上产生电势霍尔电压V 差 —— 霍尔电压VH. 理论分析磁场中运动载流子受洛伦兹力作用VH

电荷聚集形成电场电场力与洛伦兹力达到平衡，达到平衡，形成稳定电压V 定电压VH

B fB

VH evB = e b

+ - f E + + +mA

实验原理又考虑到( 又考虑到(n为载流子浓度)

I S = v dbneevB = e VH b

VH =

1 IS B ne d

即： VH = K H I S B KH=1/(ned)称为霍尔元件的灵敏度. =1/(ned)称为霍尔元件的灵敏度. IS为流过霍尔元件的电流，即其工作电流. 为流过霍尔元件的电流，即其工作电流.

—— 确定VH和IS即可求得磁感应强度的量值. 确定V 即可求得磁感应强度的量值.

实验装置FD-ICH-II型螺线管磁场测定仪 FD-ICH-II型螺线管磁场测定仪

包括集成霍耳传感器探测棒螺线管、直流稳压电源、包括集成霍耳传感器探测棒、螺线管、直流稳压电源、直流稳霍耳传感器探测棒、压电源、数字电压表、双刀和单刀换向开关及导线若干. 压电源、数字电压表、双刀和单刀换向开关及导线若干.

实验装置

V+和V-构成电构成电流输入端

Vout和V-构成 out和电压输出端

本实验仪采用SS95A型集成霍尔传感器，内部结构如图：本实验仪采用SS95A型集成霍尔传感器，内部结构如图：型集成霍尔传感器V+(+)

测量时霍尔传感器测量时霍尔

传感器必须处于处于标准工作电必须处于标准工作电流下.

霍耳元件

放大器

标准工作电流下磁场与霍尔元件输出电压的关系为：件输出电压的关系为：

在零磁场条件下，零磁场条件下，条件下调节V 剩余电压补偿器调节V+、V-所接的电源电压， V-(-) 电源电压，使输出电压为2.500V时压为2.500V时，传感器工作电流即为标准器工作电流即为标准工作电流. 工作电流. V为霍尔传感器输出电压 V’是用2.500V外接电压补偿后的是用2.500V外接电压补偿后的外接电压补偿后输出值. 输出值.

VOUT

( V 2 .500 ) V' = B= KH IS KH IS

实验内容：仪器调节实验内容：一. 需连接以下电路: 需连接以下电路:

连接给螺线管提供励磁电流的电路. 连接给螺线管提供励磁电流的电路. 连接给霍尔元件提供工作电流( 的电路. 连接给霍尔元件提供工作电流(IS)的电路. 连接输出霍尔电压的电路. 连接输出霍尔电压的电路. 连接外接补偿电压(2.500V)的电路连接外接补偿电压(2.500V)的电路. 的电路. 详见下页图示. 详见下页图示.

实验内容：仪器调节实验内容：FD-ICH-II

为螺线管提供励磁电流(流过螺线管的电流产生磁场. ),产生磁场.V

新型螺线管磁场测定仪—电源 mA

数字电流表ON

数字电压表mV

+励磁恒流输出

2.4V~2.6V4.8V~5.2V

+电压输入

上海复旦天欣科教仪器有限公司

2 K2 K1 0

V+和V- :给霍尔元件提供工作电流V_3 2 1

集成霍耳元件