《电磁学》课程教学资源（课堂拓展）霍尔效应的应用和设想

尔效应的应用与设想

霍尔效应的应用与设想

引言在外磁场中的载流导体会在与电流和外磁场垂直的方向上出现电荷分离而产生电势差，这种现象称为霍尔效应。霍尔效应是一个非常有趣且实用的电磁学现象。它究竞有何用途？利用它的原理又能解决哪些现实问题？下面我将就这一问题进行说明

引言 在外磁场中的载流导体会在与电流和外磁场垂直的方 向上出现电荷分离而产生电势差，这种现象称为霍尔 效应。 霍尔效应是一个非常有趣且实用的电磁学现象。它究 竟有何用途？利用它的原理又能解决哪些现实问题？ 下面我将就这一问题进行说明

霍尔效应的应用测量载流子浓度测量磁场强度测量地磁场电信号转换及运算设计磁流体发电机测量电流强度测量微小位移

霍尔效应的应用 测量载流子浓度 测量磁场强度 测量地磁场 电信号转换及运算 设计磁流体发电机 测量电流强度 测量微小位移

电流的测量大的电流安培表不易测量，然而，却可以用霍尔效应测出：在被测导线外套上一个带有缺口（缺口宽为x）的标准圆环铁心，将霍尔片插入缺口中。因铁心中的磁感应强度B与导线中的电流I成正比，设圆环与导线共心，圆环半径远大于导线直径uol由安培环路定理：B2元r+(u-1)x设导体中通电流I，有HoTIIBU=kEkd[2r +(μu-1)x]dk为霍尔系数

电流的测量 大的电流安培表不易测量，然而，却可以用霍尔效应测出： 在被测导线外套上一个带有缺口(缺口宽为x)的标准圆环铁心，将霍尔 片插入缺口中。因铁心中的磁感应强度B与导线中的电流I′成正比，设圆 环与导线共心，圆环半径r远大于导线直径， 由安培环路定理： 设导体中通电流I，有： k为霍尔系数 r x d I I k d IB U k [2 ( 1) ] ' 0 + − = =   

只要测出电压U，且k,μo,Ir,d均已知，即可求得导线中的电流[2元r+(μ-1)x)Udkjlol其实这里可以运用我们做过的三级实验中的电子传感、输出设备，直接输出U，这样能更方便一些（注：为精确测量，应使用半导体材料制成的灵IB敏度高的霍尔元件代替导体，对于半导体，U=kd仍成立，只不过要计及量子效应

只要测出电压U，且k, ,I,r,d均已知，即可求得导 线中的电流 其实这里可以运用我们做过的三级实验中的电子 传感、输出设备，直接输出U，这样能更方便一些 。 （注：为精确测量，应使用半导体材料制成的灵 敏度高的霍尔元件代替导体，对于半导体， 仍成立，只不过k要计及量子效应。） 0 k I r x Ud I 0 ' [2 ( 1) )   +  − = d IB U = k

位移测量精确测量微小位移在应用型物理中非常重要，但微小位移的精确测量比较复杂，我认为这里也可以应用霍尔效应进行测量。将两块永久磁铁同极相对而置，再将与位移物体相连的霍尔元件置于其中磁感应强度为零处，当霍尔元件与两雷尔元件S块磁铁的相对位置发生改变时，霍尔元件的电压就可以反映位移的数值

位移测量 精确测量微小位移在应用型物理中非 常重要，但微小位移的精确测量比较 复杂，我认为这里也可以应用霍尔效 应进行测量。 将两块永久磁铁同极相对而置，再将 与位移物体相连的霍尔元件置于其中 磁感应强度为零处，当霍尔元件与两 块磁铁的相对位置发生改变时，霍尔 元件的电压就可以反映位移的数值

应用设想当磁极正对霍尔器件且鑫尔器件间距固定时，若中间无铁磁性物质阻挡，磁路畅通，则有霍尔电压；磁钢铁磁性转轮若中间有铁磁性物质阻挡，磁路断，则无霍尔电压。这种“开关效应”在生活中可以有很多应用

应用设想 当磁极正对霍尔器件且 间距固定时，若中间无 铁磁性物质阻挡，磁路 畅通，则有霍尔电压； 若中间有铁磁性物质阻 挡，磁路断，则无霍尔 电压。 这种“开关效应”在生 活中可以有很多应用

防盗应用原理：用霍尔元件的开关效应来控制发音装置。设计：1一永久磁铁2一霍尔元件3一发音装置

防盗应用 原理：用霍尔元件的 开关效应来控制发音 装置。 设计： 1—永久磁铁 2—霍尔元件 3—发音装置

节水应用原理：用霍尔元件的开关效应来控制水的开关设计：1一永久磁铁22一霍尔元件

节水应用 原理：用霍尔元件的 开关效应来控制水的 开关。 设计： 1—永久磁铁 2—霍尔元件

结束语霍尔效应不但在日常生活中有重要用途而且在超低温，超导，纳米材料等高科技研究中也有广泛应用相信，只要我们对霍尔效应进行更深入的研究，就一定能利用霍尔效应更多为人类造福

结束语 霍尔效应不但在日常生活中有重要用途， 而且在超低温，超导，纳米材料等高科 技研究中也有广泛应用。 相信，只要我们对霍尔效应进行更深入 的研究，就一定能利用霍尔效应更多为 人类造福