霍尔效应与螺线管磁场（霍尔效应螺线管磁场测定实验报告）

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磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电势差。电磁铁内部空气域内，在中间位置其磁感应强度最大，向两侧逐渐降低。内部空气域在同一水平面上，中间轴线区域并不一定是最大数值，而是随着空间半径的最大其磁感应强度而增大，在达到线圈位置时候起数值达到最大。

霍尔效应磁感应强度与励磁电流呈线性关系。附：霍尔效应简介：霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机制时发现的。

由于空气磁导率远远小于铁芯磁导率，因此，气隙中的磁感应强度远远小于铁芯中的磁感应强度。

霍尔效应与螺线管磁场（霍尔效应螺线管磁场测定实验报告）

其次，通电螺线管的磁场在螺线管的轴线上是最弱的。这是因为电流在螺线管的轴线上没有产生环绕的磁场，因此磁场在此处最弱。另外，通电螺线管的磁场随着距离的增加而减弱。这是因为磁场随着距离的增加而扩散到更大的空间中，使得每个单位的面积上的磁通量减少。最后，通电螺线管的磁场还受到其绕组数量的影响。

该特点包括磁场方向、磁场分布、磁性强度。磁场方向：通电螺线管的磁场方向与电流方向有关，当电流方向改变时，磁场方向也会发生改变。磁场分布：通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似，磁场线从螺线管的北极出发，进入南极，形成闭合曲线。

探究通电螺线管外部的磁场分布的结果是：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场一样，通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。

如果是密绕长直通电螺线管，可以认为内部磁场是均匀的，而外部磁场很小，几乎可以忽略不计。在管口处的磁感应强度是内部的一半左右。具体分布如下图所示。

霍尔效应是指当电流通过一个垂直于磁场的导体时，导体两侧会产生横向电压差，这个现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可以测量电流、磁场等物理量。在螺线管磁场测定中，可以利用霍尔效应来测量螺线管中心的磁场强度。螺线管是由导线卷成螺旋形而成的装置，当通过螺线管的电流变化时，会产生磁场。

霍尔效应测量螺线管轴线磁场分布的原理介绍如下：霍尔效应是磁电效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这个电势差就被叫做霍尔电势差。

1、霍尔效应是指当电流通过一个垂直于磁场的导体时，导体两侧会产生横向电压差，这个现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可以测量电流、磁场等物理量。在螺线管磁场测定中，可以利用霍尔效应来测量螺线管中心的磁场强度。螺线管是由导线卷成螺旋形而成的装置，当通过螺线管的电流变化时，会产生磁场。

2、必须使用霍尔元件的线性区，测量才比较准确。因为霍尔元件的输出电压=输入电流*磁场强度，也就是说：磁场强度的改变，必然反映到输出电压上。依据霍尔效应原理，UH=KHISB 即：霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。Is为激励电流，是直流电流。KH为灵敏度常数。

3、准备实验设备：螺线管和霍尔元件。螺线管是产生磁场的源，而霍尔元件可以检测磁场强度。安装霍尔元件：将霍尔元件放置在待测磁场区域内。确保霍尔元件与螺线管之间的距离保持一致，以获取准确的磁场数据。设置测量仪器：将霍尔元件连接到合适的电路或测量仪器上，使其能够读取霍尔元件输出的电压信号。

4、即Eq=磁感应强度×qxV平均电子速度。由于一定导体的自由电子数基本一定，宏观电子平均速度正比于电流强度，于是E正比于磁感应强度垂直于电流分量，E正比于电流强度。由于电压U=Ed，对于一定材料的d值为定值，故有霍尔电压与磁感应强度及通过的电流强度成正比。

5、那么在磁场中的电流也有可能发生偏转。假设导体为一个长方体，长度分别为a、b、d，磁场垂直ab平面。电流经过ad，电流I = nqv(ad)，n为电荷密度。设霍尔电压为VH，导体沿霍尔电压方向的电场为VH / a。设磁感应强度为B。

6、应用霍尔效应测量磁感应强度方法：在导体上外加与电流方向垂直的磁场，使得导体中的电子受到洛伦兹力而聚集。在聚集起来的电子在两板之间会产生电场E=U/b。设导体为一个长方体，长度分别为a，b，c，磁场垂直ab平面。电流I = nqvbc，n为电荷密度。

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