霍爾效應(yīng)探究結(jié)題報告

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1、霍爾效應(yīng)的探究結(jié)題報告龍游第二高級中學指導教師：余紅巖高二（7）(8)班組長：潘非凡第一執(zhí)筆人:潘非凡組員：潘非凡、王晨越、袁沈甜、邱曉芬、余烈、何暢、徐壑、嚴姣、夏航駿、姜利軍。2008．04．2013成果類別：學科類霍爾效應(yīng)探究結(jié)題報告龍游第二高級中學?[課題成員]:潘非凡、王晨越、（7班）袁沈甜、邱曉芬、余烈、何暢、徐壑、嚴姣、夏航駿、姜利軍（8班）。[指導教師]：余紅巖。[課題研究背景]:霍爾效應(yīng)是1879年被EH霍爾發(fā)現(xiàn)，它定義了磁場和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，這種效應(yīng)和傳統(tǒng)的感應(yīng)效果完全不同。當電流通過一個位于磁場中的導體時，磁場會對導體中的電子產(chǎn)生一個橫向的作用力，從而在導體的兩端

2、產(chǎn)生電壓差。訖今為止，霍爾效應(yīng)已得到了廣泛的作用，例如，利用霍爾效應(yīng)制成的傳感器和開關(guān)具有無觸電、低功耗，使用壽命，響應(yīng)頻率高等優(yōu)點。而所研究的正是它們的工作的應(yīng)用，原理——霍爾效應(yīng)，來深入認識和解析霍爾現(xiàn)象。[摘要]：運用所學知識，以及查得的相關(guān)資料對影響的因素進行理論分析，并設(shè)計實驗分析結(jié)果進行驗證，分析是本次研究的重點。通過理論和實驗相結(jié)合分析，可得知：霍爾系數(shù)決定了霍爾無件對磁場有無的感應(yīng)能力的強弱。對于霍爾系數(shù)一定的霍爾元件來說，所加磁場越大、則霍爾效應(yīng)越明顯……[研究過程]：（一）明確研究目的及意義（二）觀察、了解霍爾現(xiàn)象（三）分析、解釋霍爾現(xiàn)象，推導影響輸出霍爾電壓的因素13

3、（四）實驗的設(shè)計與記錄，（五）分析實驗，得出結(jié)論，（六）結(jié)論與成效。一、????研究目的及意義：（1）弄清什么是霍爾效應(yīng)。（2）弄清霍爾電壓與哪些因素有關(guān)。（3）掌握研究霍爾效應(yīng)的方法。（4）分析不同霍爾元件的電壓。（5）了解霍爾元件的用途。二、????觀察、了解霍爾現(xiàn)象。三、????霍爾效應(yīng)的解析、與影響霍爾電壓的因素的分析。所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導體，半導體中的載流了時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象，故可如下分析影響因素。如圖：是發(fā)生霍爾效應(yīng)的一段導體，Ｌ為導體厚度,d為導體的寬度,I是通過導休的電流,B是所加磁場強度,查得霍爾電壓U=KIB/d其中K是霍爾系數(shù),n為單位體積

4、內(nèi)自由電數(shù)即載流子濃度(可以將其簡化為單個電子進行受力分析).根據(jù)霍爾效應(yīng),我們可以得出磁場的作用效果使運動電子受到一個向上的洛倫茲力F洛=eＶB……(1)13而產(chǎn)生的電場,完全阻礙了使電子在洛侖茲力方向上的運動效果,使電子受到與F洛大小相同方向相反的電場力:F電=Ee(E表示產(chǎn)生場強的大小)……（2）場強E與U存在如下關(guān)系：U=EL……（3）故聯(lián)（2）、（3）可得：F電=U.e/L……（4）因通過該導體的電流可表示成：I=n.e.s.V=neLdV……（5）故聯(lián)（1）（5）可得，F(xiàn)洛=I.B/nLd……（6）由兩個力對電子的作用效果可得：F洛=F電……（7）Ue/L=I.B/(n.e.d

5、L)……（8）化簡：U=I.B/(n.e.d)……（9）K=1/ned分析結(jié)果:所以由(9)我們可以認識到影響輸出霍爾電壓大小的因素有磁場B,通過電流的大小I以及K的大小即1/ne的大小和導體寬度d。并且對于同一材料制成的霍爾元件，K的值相同。即K由其材料性質(zhì)決定，而且K的不同，霍爾元件對于磁場的感應(yīng)能力也就不同。四、????實驗設(shè)計（1）實驗?zāi)康模簻y量并記錄不同型號霍爾元件在不同磁場下的霍爾電壓，驗證理論分析結(jié)果。（2）實驗方法，控制變量法。13（3）實驗準備：霍爾元件3144、44E、以及未知型號霍爾元件，一塊磁性故弱的條形磁塊，一小塊強磁性磁鐵，數(shù)字式電表，直流電源，開關(guān)、若干導線。

6、?（4）實驗步驟：1、連接好裝置。2、測得在不加磁場情況下的霍爾電壓。3、用條形磁鐵的一極直于霍爾元件背面靠近，在某一固定位置測出霍爾電壓，接著換成另一極，在同一位置測出霍爾電壓，記錄下相關(guān)數(shù)據(jù)。再換成強磁性磁鐵進行上述操作。4、將元件換成其它型號元件，重復(fù)上述操做，記錄數(shù)據(jù)。磁場情況霍爾電壓V／Ｖ?型號條形磁鐵強磁性磁鐵不加磁場磁鐵所處位置N極靠近S極靠近N極靠近S極靠近3144(1)0.000.024-0.0022.0000.000離元件較近且等距?（2）0.000.0220.0002.200-0.002未知參數(shù)的霍爾元件0.0000.0000.0004.1000.00144E(3)0

7、.0050.121??0.002(4)0.0050.021??0.002較遠五．結(jié)論：?由上表可知：（1）在強磁場下霍爾效應(yīng)明顯（2）未知參數(shù)的霍爾元件與3144的性能較好，K值較大。13六．結(jié)論與成效：通過本課題的研究，我們學習到了許多書本上學不到的方法。比如，在我們的生活中,存在著許多的電學與磁學知識,我們可以通過自己掌握的知識運用到日常生活中,有利于通過生活中的實踐,更好地理解物理知識添加一些知識．又如何查資料，如