示波管霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了示波管霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

一、霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

電子從電子槍加熱發(fā)射而出，經(jīng)加速電壓加速，穿過(guò)極板射向熒屏。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生霍爾效應(yīng)中所需的工作電流。在無(wú)外磁場(chǎng)的情況下，觀察亮點(diǎn)的移動(dòng)情況，測(cè)量霍爾電壓；在極板處加上垂直于電子束及極板方向的磁場(chǎng)，電子束因此受到洛倫茲力而偏轉(zhuǎn)，在極板積聚，產(chǎn)生電壓，測(cè)量得霍爾電壓UH；除去磁場(chǎng)，觀察熒光屏上亮點(diǎn)位置移動(dòng)情況，待位置穩(wěn)定后，測(cè)量此時(shí)電壓。

二、霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)步驟及實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟

將磁鐵和示波管組裝在一起，提供磁場(chǎng)；連接外電路開(kāi)關(guān)，打開(kāi)電源，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；調(diào)整聚焦及亮度，使亮點(diǎn)集中到熒光屏中央，測(cè)量霍爾電壓；加載磁場(chǎng)，測(cè)量極板處磁感應(yīng)強(qiáng)度B，觀察熒光屏亮點(diǎn)移動(dòng)情況；穩(wěn)定后，測(cè)量霍爾電壓UH；除去磁場(chǎng)，觀察亮點(diǎn)移動(dòng)情況，測(cè)量霍爾電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在X偏轉(zhuǎn)板處所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.00017T，示波管內(nèi)部是固定結(jié)構(gòu)，為使示波管正常工作，對(duì)電源供給有一定要求，可分析出加速電壓UO為陰極K與第二柵極G2之間的電壓，約為1000V（因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)G2電位可調(diào)范圍為±100V，實(shí)際加速電壓為900V至1100V）。示波器內(nèi)X偏轉(zhuǎn)板之間的距離（由于在透明的真空殼體內(nèi)不能準(zhǔn)確測(cè)量，目測(cè)為1cm）約為0.01m。將示波器的亮度調(diào)大，所測(cè)電壓逐漸增大；當(dāng)亮度調(diào)節(jié)到最大時(shí)（輸入電壓約為900V至1100V），所測(cè)霍爾電壓達(dá)到最大值33.8V。理論上，電子經(jīng)加速電壓加速后，亮點(diǎn)在熒光屏上迅速向上偏移，這個(gè)過(guò)程時(shí)間極短。這是受洛倫茲力作用，使電子束向上偏轉(zhuǎn)。由于偏轉(zhuǎn)極板兩側(cè)電荷積聚，產(chǎn)生霍爾電壓，電子束同時(shí)受電場(chǎng)力和洛倫茲力作用平衡。但是由于對(duì)于此時(shí)電子速度，極板長(zhǎng)度不可忽略，所以電子束相對(duì)中央位置發(fā)生偏轉(zhuǎn)。過(guò)3min，待穩(wěn)定后，再除去磁場(chǎng)，如圖5。亮點(diǎn)迅速移動(dòng)到下方，這是由于磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，霍爾效應(yīng)消失。這個(gè)過(guò)程是極短的。這些現(xiàn)象都符合霍爾效應(yīng)，所以本實(shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了霍爾效應(yīng)。

三、結(jié)語(yǔ)

本文所設(shè)計(jì)的霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)利用電子槍作為電子發(fā)射裝置，討論從陰極發(fā)射出的電子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。從熒光屏上電子的亮度變化可以推斷出從通過(guò)控制光柵中心小孔的電子密度（電子數(shù)目）增減；通過(guò)觀察熒光屏上亮點(diǎn)的移動(dòng)情況，得到霍爾效應(yīng)內(nèi)部的平衡過(guò)程；并根據(jù)測(cè)量X極板上的霍爾電壓判斷霍爾效應(yīng)現(xiàn)象的明顯程度。相比于傳統(tǒng)的霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)儀器最大特點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)過(guò)程動(dòng)態(tài)可知、實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀易得。通過(guò)熒光屏上的亮點(diǎn)亮度變化可以得知電子束密度增減，亦即電流強(qiáng)弱；兩極板電壓可以直接測(cè)量得霍爾電壓；通過(guò)觀察亮點(diǎn)在熒光屏上移動(dòng)情況，可得知霍爾效應(yīng)內(nèi)部電子受力平衡過(guò)程。因此本實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更加清楚地理解霍爾效應(yīng)的過(guò)程和本質(zhì)。另外本文所設(shè)計(jì)的霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，由于儀器由示波管簡(jiǎn)單改裝而來(lái)，所以制作容易，操作簡(jiǎn)便，成本低、互換性強(qiáng)，適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

作者：張冬閣 陳誠(chéng) 蘇仲達(dá) 張道成 王嘉男