作业帮关于霍尔效应实验的问题
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/27 20:56:00
关于霍尔效应实验的问题
在霍尔效应实验中,如何观察不等位效应,如何清除不等位效应对测量带来的影响.
在霍尔效应实验中,如何观察不等位效应,如何清除不等位效应对测量带来的影响.
1）厄廷好森（Etinghausen）效应引起的电势差UE.由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动,速度大的电子回转半径大,能较快地到达接点3的侧面,从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子,结果3、4侧面出现温差,产生温差电动势UE.可以证明UE∝IB.容易理解UE的正负与I和B的方向有关.
（2）能斯特（Nernst）效应引起的电势差UN.焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流.与霍耳效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差UN.若只考虑接触电阻的差异,则UN的方向仅与B的方向有关.
（3）里纪-勒杜克（Righi-Leduc）效应产生的电势差UR.上述热扩散电流的载流子由于速度不同,根据厄廷好森效应同样的理由,又会在3、4点间形成温差电动势UR.UR的正负仅与B的方向有关,而与I的方向无关.
（4）不等电势效应引起的电势差U0.由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一条等势线上.因而只要有电流,即使没有磁场B,3、4两点间也会出现电势差U0.U0的正负只与电流I的方向有关,而与B的方向无关.
综上所述,在确定的磁场B和电流IS下,实际测出的电压是霍耳效应电压与副效应产生的附加电压的代数和.人们可以通过对称测量方法,即改变IS和磁场B的方向加以消除和减小副效应的影响.在规定了电流IS和磁场B正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的IS和B组合的电压.即：
＋B,＋IS：U1＝ UH＋UE＋UN＋UR＋U0
＋B,－IS：U2＝－UH－UH＋UN－UR－U0
－B,－IS：U3＝ UH＋UE－UN－UR－U0
－B,＋IS：U4＝－UH－UE－UN＋UR＋U0
然后求U1,U2,U3,U4的代数平均值得：
UH＝1／4（U1－U2＋U3－U4）－UE
通过上述测量方法,虽然不能消除所有的副效应,但考虑到UE较小,引入的误差不大,可以忽略不计,因此霍耳效应电压UH可近似为
UH＝1／4（U1－U2＋U3－U4）（19－6）
（2）能斯特（Nernst）效应引起的电势差UN.焊点1、2间接触电阻可能不同,通电发热程度不同,故1、2两点间温度可能不同,于是引起热扩散电流.与霍耳效应类似,该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差UN.若只考虑接触电阻的差异,则UN的方向仅与B的方向有关.
（3）里纪-勒杜克（Righi-Leduc）效应产生的电势差UR.上述热扩散电流的载流子由于速度不同,根据厄廷好森效应同样的理由,又会在3、4点间形成温差电动势UR.UR的正负仅与B的方向有关,而与I的方向无关.
（4）不等电势效应引起的电势差U0.由于制造上的困难及材料的不均匀性,3、4两点实际上不可能在同一条等势线上.因而只要有电流,即使没有磁场B,3、4两点间也会出现电势差U0.U0的正负只与电流I的方向有关,而与B的方向无关.
综上所述,在确定的磁场B和电流IS下,实际测出的电压是霍耳效应电压与副效应产生的附加电压的代数和.人们可以通过对称测量方法,即改变IS和磁场B的方向加以消除和减小副效应的影响.在规定了电流IS和磁场B正、反方向后,可以测量出由下列四组不同方向的IS和B组合的电压.即：
＋B,＋IS：U1＝ UH＋UE＋UN＋UR＋U0
＋B,－IS：U2＝－UH－UH＋UN－UR－U0
－B,－IS：U3＝ UH＋UE－UN－UR－U0
－B,＋IS：U4＝－UH－UE－UN＋UR＋U0
然后求U1,U2,U3,U4的代数平均值得：
UH＝1／4（U1－U2＋U3－U4）－UE
通过上述测量方法,虽然不能消除所有的副效应,但考虑到UE较小,引入的误差不大,可以忽略不计,因此霍耳效应电压UH可近似为
UH＝1／4（U1－U2＋U3－U4）（19－6）