霍尔效应探究结题报告

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1、霍尔效应的探究结题报告龙游第二高级中学指导教师：余红岩高二（7）(8)班组长：潘非凡第一执笔人:潘非凡组员：潘非凡、王晨越、袁沈甜、邱晓芬、余烈、何畅、徐壑、严姣、夏航骏、姜利军。2008．04．2013成果类别：学科类霍尔效应探究结题报告龙游第二高级中学 [课题成员]:潘非凡、王晨越、（7班）袁沈甜、邱晓芬、余烈、何畅、徐壑、严姣、夏航骏、姜利军（8班）。[指导教师]：余红岩。[课题研究背景]:霍尔效应是1879年被EH霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，这种效应和传统的感应效果完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生一个横向的作用力，从而在导体

2、的两端产生电压差。讫今为止，霍尔效应已得到了广泛的作用，例如，利用霍尔效应制成的传感器和开关具有无触电、低功耗，使用寿命，响应频率高等优点。而所研究的正是它们的工作的应用，原理——霍尔效应，来深入认识和解析霍尔现象。[摘要]：运用所学知识，以及查得的相关资料对影响的因素进行理论分析，并设计实验分析结果进行验证，分析是本次研究的重点。通过理论和实验相结合分析，可得知：霍尔系数决定了霍尔无件对磁场有无的感应能力的强弱。对于霍尔系数一定的霍尔元件来说，所加磁场越大、则霍尔效应越明显……[研究过程]：（一）明确研究目的及意义（二）观察、了解霍尔现象（三）分析、解释霍尔现象，推导影响输出霍尔电

3、压的因素13（四）实验的设计与记录，（五）分析实验，得出结论，（六）结论与成效。一、    研究目的及意义：（1）弄清什么是霍尔效应。（2）弄清霍尔电压与哪些因素有关。（3）掌握研究霍尔效应的方法。（4）分析不同霍尔元件的电压。（5）了解霍尔元件的用途。二、    观察、了解霍尔现象。三、    霍尔效应的解析、与影响霍尔电压的因素的分析。所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体，半导体中的载流了时，产生横向电位差的物理现象，故可如下分析影响因素。如图：是发生霍尔效应的一段导体，Ｌ为导体厚度,d为导体的宽度,I是通过导休的电流,B是所加磁场强度,查得霍尔电压U=KIB/d其中K是霍尔

4、系数,n为单位体积内自由电数即载流子浓度(可以将其简化为单个电子进行受力分析).根据霍尔效应,我们可以得出磁场的作用效果使运动电子受到一个向上的洛伦兹力F洛=eＶB……(1)13而产生的电场,完全阻碍了使电子在洛仑兹力方向上的运动效果,使电子受到与F洛大小相同方向相反的电场力:F电=Ee(E表示产生场强的大小)……（2）场强E与U存在如下关系：U=EL……（3）故联（2）、（3）可得：F电=U.e/L……（4）因通过该导体的电流可表示成：I=n.e.s.V=neLdV……（5）故联（1）（5）可得，F洛=I.B/nLd……（6）由两个力对电子的作用效果可得：F洛=F电……（7）Ue/

5、L=I.B/(n.e.dL)……（8）化简：U=I.B/(n.e.d)……（9）K=1/ned分析结果:所以由(9)我们可以认识到影响输出霍尔电压大小的因素有磁场B,通过电流的大小I以及K的大小即1/ne的大小和导体宽度d。并且对于同一材料制成的霍尔元件，K的值相同。即K由其材料性质决定，而且K的不同，霍尔元件对于磁场的感应能力也就不同。四、    实验设计（1）实验目的：测量并记录不同型号霍尔元件在不同磁场下的霍尔电压，验证理论分析结果。（2）实验方法，控制变量法。13（3）实验准备：霍尔元件3144、44E、以及未知型号霍尔元件，一块磁性故弱的条形磁块，一小块强磁性磁铁，数字式电

6、表，直流电源，开关、若干导线。 （4）实验步骤：1、连接好装置。2、测得在不加磁场情况下的霍尔电压。3、用条形磁铁的一极直于霍尔元件背面靠近，在某一固定位置测出霍尔电压，接着换成另一极，在同一位置测出霍尔电压，记录下相关数据。再换成强磁性磁铁进行上述操作。4、将元件换成其它型号元件，重复上述操做，记录数据。磁场情况霍尔电压V／Ｖ 型号条形磁铁强磁性磁铁不加磁场磁铁所处位置N极靠近S极靠近N极靠近S极靠近3144(1)0.000.024-0.0022.0000.000离元件较近且等距 （2）0.000.0220.0002.200-0.002未知参数的霍尔元件0.0000.0000.00

7、04.1000.00144E(3)0.0050.121  0.002(4)0.0050.021  0.002较远五．结论： 由上表可知：（1）在强磁场下霍尔效应明显（2）未知参数的霍尔元件与3144的性能较好，K值较大。13六．结论与成效：通过本课题的研究，我们学习到了许多书本上学不到的方法。比如，在我们的生活中,存在着许多的电学与磁学知识,我们可以通过自己掌握的知识运用到日常生活中,有利于通过生活中的实践,更好地理解物理知识添加一些知识．又如何查资料，如