簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置

陳江萍

摘 要：本文介紹了一款簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置，儀器操作簡單，所需材料常見且成本低，演示效果明顯，便于學(xué)生理解霍爾電壓與磁場的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：霍爾效應(yīng)；變壓器；整流濾波

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）10（S）-0054-2

人教版高中物理選修3-2第六章《傳感器》第一節(jié)講述了霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生原理，并推導(dǎo)出霍爾電壓與磁場成正比的關(guān)系，但霍爾效應(yīng)的演示裝置比較缺乏，學(xué)生沒有直觀體驗。特此制作了一款簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置，供同行參考使用。

1 所需材料

線性霍爾元件、兩只N4004二極管、兩只3300uF電容器（耐壓值6.3V）、自制變壓器一只、導(dǎo)線等。

2 制作及說明

根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理，找到一種線性霍爾，當(dāng)在其正負(fù)極加上5V電壓時，輸出為2.5V。如果磁鐵的一個磁極慢慢靠近時，輸出在2.5V的基礎(chǔ)上慢慢降低，那么另一個磁極慢慢靠近時，輸出就會在2.5V的基礎(chǔ)上慢慢升高，其實這種線性霍爾就是用放大電路將霍爾效應(yīng)放大的器件（互聯(lián)網(wǎng)上有其內(nèi)部的線路圖）。如果直接用線性霍爾演示，就存在一個2.5V的基礎(chǔ)電壓問題，會讓學(xué)生難以理解。如何較好地解決這個基礎(chǔ)電壓的問題？線性霍爾正負(fù)極加上5V電壓時，輸出為2.5V，剛好是5V電壓的一半，根據(jù)這一特點，我們只要制作一個正負(fù)2.5V的直流電源，線性霍爾的正極接正2.5V，負(fù)極接負(fù)2.5V，那么它的輸出電平就會與直流電源的中心點在同一電平上。如果將演示用電壓表接于線性霍爾的輸出端和直流電源的中心點上，電壓表的讀數(shù)應(yīng)為零。但實際情況是電壓表還有0.1V左右的電壓指示，這是由于器件的離散性所致。解決的辦法是：將直流電源的負(fù)2.5V改為負(fù)2.6V。具體的制作方法如下：找一只10W以下的交流電源變壓器，小心拆下鐵芯（拆鐵芯之前先測一下電源變壓器的輸出電壓），初級不動，將次級一圈一圈退下，并記下線圈匝數(shù)。通過線圈匝數(shù)和先前測得的輸出電壓，計算出每伏匝數(shù)，然后根據(jù)每伏匝數(shù)，繞一組交流2.2V，中心抽頭后，再繞一組交流2.3V。交流2.2V通過二極管半波整流，電容濾波成為約正2.5V直流電壓，交流2.3V通過二極管半波整流，電容濾波成為約負(fù)2.6V直流電壓。按照圖1的電路連接好線路，將整個裝置安裝在一個鋁殼（見圖2）中就可使用了，圖3是實物的內(nèi)部。

圖1 電路圖

圖2 鋁殼示意圖

圖3 裝置內(nèi)部

3 使用方法

本裝置的使用非常簡單，只要在接線柱1、2上連接演示用電壓表（量程選2.5V），插上電源，然后用永久磁鐵的一個磁極慢慢靠近線性霍爾，電壓表指針就會向一個方向偏轉(zhuǎn)，且越來越大；用永久磁鐵的另一個磁極慢慢靠近線性霍爾，電壓表指針就會向另一個方向偏轉(zhuǎn)，且越來越大。

4 教學(xué)效果

該實驗裝置演示效果非常明顯，加深了學(xué)生對霍爾電壓的理解：當(dāng)磁場增強時，霍爾電壓增大；當(dāng)磁場反向時，電勢差的正負(fù)極性也反向。

參考文獻：

[1]朱美健.物理教師如何突破專業(yè)發(fā)展瓶頸[J] .物理教學(xué)探討，2014，（4）：1.

[2]楊榮生.實驗磁懸浮演示器的制作——霍爾元件的典型應(yīng)用實例[J] .物理教學(xué)探討，2012，（4）：55.

[3]謝筑森，曲東升.采用調(diào)制方法消除霍爾元件不等位電勢[J] .電測與儀表，1999，（6）：16.

（欄目編輯 王柏廬）

摘 要：本文介紹了一款簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置，儀器操作簡單，所需材料常見且成本低，演示效果明顯，便于學(xué)生理解霍爾電壓與磁場的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：霍爾效應(yīng)；變壓器；整流濾波

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）10（S）-0054-2

人教版高中物理選修3-2第六章《傳感器》第一節(jié)講述了霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生原理，并推導(dǎo)出霍爾電壓與磁場成正比的關(guān)系，但霍爾效應(yīng)的演示裝置比較缺乏，學(xué)生沒有直觀體驗。特此制作了一款簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置，供同行參考使用。

1 所需材料

線性霍爾元件、兩只N4004二極管、兩只3300uF電容器（耐壓值6.3V）、自制變壓器一只、導(dǎo)線等。

2 制作及說明

根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理，找到一種線性霍爾，當(dāng)在其正負(fù)極加上5V電壓時，輸出為2.5V。如果磁鐵的一個磁極慢慢靠近時，輸出在2.5V的基礎(chǔ)上慢慢降低，那么另一個磁極慢慢靠近時，輸出就會在2.5V的基礎(chǔ)上慢慢升高，其實這種線性霍爾就是用放大電路將霍爾效應(yīng)放大的器件（互聯(lián)網(wǎng)上有其內(nèi)部的線路圖）。如果直接用線性霍爾演示，就存在一個2.5V的基礎(chǔ)電壓問題，會讓學(xué)生難以理解。如何較好地解決這個基礎(chǔ)電壓的問題？線性霍爾正負(fù)極加上5V電壓時，輸出為2.5V，剛好是5V電壓的一半，根據(jù)這一特點，我們只要制作一個正負(fù)2.5V的直流電源，線性霍爾的正極接正2.5V，負(fù)極接負(fù)2.5V，那么它的輸出電平就會與直流電源的中心點在同一電平上。如果將演示用電壓表接于線性霍爾的輸出端和直流電源的中心點上，電壓表的讀數(shù)應(yīng)為零。但實際情況是電壓表還有0.1V左右的電壓指示，這是由于器件的離散性所致。解決的辦法是：將直流電源的負(fù)2.5V改為負(fù)2.6V。具體的制作方法如下：找一只10W以下的交流電源變壓器，小心拆下鐵芯（拆鐵芯之前先測一下電源變壓器的輸出電壓），初級不動，將次級一圈一圈退下，并記下線圈匝數(shù)。通過線圈匝數(shù)和先前測得的輸出電壓，計算出每伏匝數(shù)，然后根據(jù)每伏匝數(shù)，繞一組交流2.2V，中心抽頭后，再繞一組交流2.3V。交流2.2V通過二極管半波整流，電容濾波成為約正2.5V直流電壓，交流2.3V通過二極管半波整流，電容濾波成為約負(fù)2.6V直流電壓。按照圖1的電路連接好線路，將整個裝置安裝在一個鋁殼（見圖2）中就可使用了，圖3是實物的內(nèi)部。

圖1 電路圖

圖2 鋁殼示意圖

圖3 裝置內(nèi)部

3 使用方法

本裝置的使用非常簡單，只要在接線柱1、2上連接演示用電壓表（量程選2.5V），插上電源，然后用永久磁鐵的一個磁極慢慢靠近線性霍爾，電壓表指針就會向一個方向偏轉(zhuǎn)，且越來越大；用永久磁鐵的另一個磁極慢慢靠近線性霍爾，電壓表指針就會向另一個方向偏轉(zhuǎn)，且越來越大。

4 教學(xué)效果

該實驗裝置演示效果非常明顯，加深了學(xué)生對霍爾電壓的理解：當(dāng)磁場增強時，霍爾電壓增大；當(dāng)磁場反向時，電勢差的正負(fù)極性也反向。

參考文獻：

[1]朱美健.物理教師如何突破專業(yè)發(fā)展瓶頸[J] .物理教學(xué)探討，2014，（4）：1.

[2]楊榮生.實驗磁懸浮演示器的制作——霍爾元件的典型應(yīng)用實例[J] .物理教學(xué)探討，2012，（4）：55.

[3]謝筑森，曲東升.采用調(diào)制方法消除霍爾元件不等位電勢[J] .電測與儀表，1999，（6）：16.

（欄目編輯 王柏廬）

摘 要：本文介紹了一款簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置，儀器操作簡單，所需材料常見且成本低，演示效果明顯，便于學(xué)生理解霍爾電壓與磁場的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：霍爾效應(yīng)；變壓器；整流濾波

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）10（S）-0054-2

人教版高中物理選修3-2第六章《傳感器》第一節(jié)講述了霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生原理，并推導(dǎo)出霍爾電壓與磁場成正比的關(guān)系，但霍爾效應(yīng)的演示裝置比較缺乏，學(xué)生沒有直觀體驗。特此制作了一款簡便實用的霍爾效應(yīng)演示裝置，供同行參考使用。

1 所需材料

線性霍爾元件、兩只N4004二極管、兩只3300uF電容器（耐壓值6.3V）、自制變壓器一只、導(dǎo)線等。

2 制作及說明

根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理，找到一種線性霍爾，當(dāng)在其正負(fù)極加上5V電壓時，輸出為2.5V。如果磁鐵的一個磁極慢慢靠近時，輸出在2.5V的基礎(chǔ)上慢慢降低，那么另一個磁極慢慢靠近時，輸出就會在2.5V的基礎(chǔ)上慢慢升高，其實這種線性霍爾就是用放大電路將霍爾效應(yīng)放大的器件（互聯(lián)網(wǎng)上有其內(nèi)部的線路圖）。如果直接用線性霍爾演示，就存在一個2.5V的基礎(chǔ)電壓問題，會讓學(xué)生難以理解。如何較好地解決這個基礎(chǔ)電壓的問題？線性霍爾正負(fù)極加上5V電壓時，輸出為2.5V，剛好是5V電壓的一半，根據(jù)這一特點，我們只要制作一個正負(fù)2.5V的直流電源，線性霍爾的正極接正2.5V，負(fù)極接負(fù)2.5V，那么它的輸出電平就會與直流電源的中心點在同一電平上。如果將演示用電壓表接于線性霍爾的輸出端和直流電源的中心點上，電壓表的讀數(shù)應(yīng)為零。但實際情況是電壓表還有0.1V左右的電壓指示，這是由于器件的離散性所致。解決的辦法是：將直流電源的負(fù)2.5V改為負(fù)2.6V。具體的制作方法如下：找一只10W以下的交流電源變壓器，小心拆下鐵芯（拆鐵芯之前先測一下電源變壓器的輸出電壓），初級不動，將次級一圈一圈退下，并記下線圈匝數(shù)。通過線圈匝數(shù)和先前測得的輸出電壓，計算出每伏匝數(shù)，然后根據(jù)每伏匝數(shù)，繞一組交流2.2V，中心抽頭后，再繞一組交流2.3V。交流2.2V通過二極管半波整流，電容濾波成為約正2.5V直流電壓，交流2.3V通過二極管半波整流，電容濾波成為約負(fù)2.6V直流電壓。按照圖1的電路連接好線路，將整個裝置安裝在一個鋁殼（見圖2）中就可使用了，圖3是實物的內(nèi)部。

圖1 電路圖

圖2 鋁殼示意圖

圖3 裝置內(nèi)部

3 使用方法

本裝置的使用非常簡單，只要在接線柱1、2上連接演示用電壓表（量程選2.5V），插上電源，然后用永久磁鐵的一個磁極慢慢靠近線性霍爾，電壓表指針就會向一個方向偏轉(zhuǎn)，且越來越大；用永久磁鐵的另一個磁極慢慢靠近線性霍爾，電壓表指針就會向另一個方向偏轉(zhuǎn)，且越來越大。

4 教學(xué)效果

該實驗裝置演示效果非常明顯，加深了學(xué)生對霍爾電壓的理解：當(dāng)磁場增強時，霍爾電壓增大；當(dāng)磁場反向時，電勢差的正負(fù)極性也反向。

參考文獻：

[1]朱美健.物理教師如何突破專業(yè)發(fā)展瓶頸[J] .物理教學(xué)探討，2014，（4）：1.

[2]楊榮生.實驗磁懸浮演示器的制作——霍爾元件的典型應(yīng)用實例[J] .物理教學(xué)探討，2012，（4）：55.

[3]謝筑森，曲東升.采用調(diào)制方法消除霍爾元件不等位電勢[J] .電測與儀表，1999，（6）：16.

（欄目編輯 王柏廬）