大学物理实验讲义实验 用霍尔效应法测量磁场

爱廷豪森效应是一种电流磁效应。如图1-7所示,由于构成电流的载流子速度不同,若速度为v的载流子所受到的洛伦兹力与霍尔电场的作用力刚好抵消,则速度大于或小于v的载流子在电场和磁场作用下,将各自朝对立面偏转,因此霍尔器件的A、A?图1-7爱廷豪森电压产生示意图 电极两侧,一边聚集的快速载流子较多,温度较高,一边聚集的慢速载流子较多,温度较低,从而在Y方向引起温差TA?TA?,由此产生温差电效应,在A、A?两电极上引入附加电压VE,且VE?ISB,VE的正负与IS、ENB的方向关系跟VH是相同的,因此不能用改变IS和B的方向的办法予以消除,但其引入的误差很小,可以忽略。 (3) 热磁效应直接引起的附加电压(能斯脱电压)VN 如图1-8所示,由于霍尔器件两端电流引线的接触电阻不等,通电后在两接点处将产生不同的焦耳热,导致在X方向有温度梯度,引起载流子沿梯度方向扩散而产生热扩散电流,热流Q在Z方向磁场的作用下,类似于霍尔效应在Y方向产生一附加电场?N,相应的附加电压图 1-8 能斯脱电压产生示意图图1-9 里纪--勒杜克电压产生示意图VN?QB,称为能斯脱电压,而VN的符号只与B的方向有关。与IS的方向无关,因此可通过改变B的方向予以消除。 (4) 里纪—勒杜克电压VRL 里纪—勒杜克效应也属于热磁效应。由能斯脱效应产生的电流也有爱廷豪森效应,由此而产生的附加电压称为里纪—勒杜克电压VRL。如图1-9所示,温度梯度TA?TA?,由此引入的附加电压VRL?QB,VRL的符号只与B的方向有关,亦能消除。 A、A?之间的电压除VH外还包含有V0、VE、VN和VRL各电

压的代数和,其中V0、VN和VRL均可通过IS和B换向对称测量法予以消除。设IS和B的方向均为正向时,测得A、A?之间电压记为V1,即:

当取(+IS,+B)时,V1?VH?V0?VE?VN?VRL 将B换向,而IS的方向不变,测得的电压记为V2,此时VH、VE、VN和VRL均改号而V0综上所述,实验中测得的

符号不变,即:

当取(+IS,-B)时,V2??VH?V0?VE?VN?VRL

同理,按照上述分析,

当取(-IS,-B)时,V3?VH?V0?VE?VN?VRL 当取(-IS,+B)时,V4??VH?V0?VE?VN?VRL 求以上四组数据V1、V2、V3和V4的代数平均值,可得:

在直流电情况下,由于VE的极性始终同VH一致,故无法消去,但在非大电流,非强磁场下,VH??VE,因此VE可忽略不计,所以霍尔电压为:

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