大学物理实验报告：霍尔效应数据处理

大学物理实验报告：霍尔效应数据处理

本实验报告详细记录了霍尔效应的数据处理过程，包括逐差法和作图法两种数据处理方法。通过具体的实验数据和计算步骤，展示了如何计算霍尔灵敏度及其不确定度。

实验原理

霍尔效应是电磁学中的一个重要现象，当电流通过置于磁场中的导体或半导体时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生电势差，这个现象称为霍尔效应。实验中使用的公式为：

；

其中：

• ——真空磁导率（）
• N——励磁线圈的匝数（N=1500）
• IM——线圈中的励磁电流
• L1——气隙距离
• L2——铁芯磁路平均长度
• mr——铁芯相对磁导率(mr=1500)

数据处理

例1：逐差法处理数据

实验条件：IM=200mA, L1=3.00mm, L2=287mm

计算结果如下：

V8－V1＝6.30－0.82＝5.48
V9－V2＝7.10－1.60＝5.50
V10－V3＝7.87－2.39＝5.48
V11－V4＝868－3.18＝5.50
V12－V5＝9.45－3.97＝5.48
V13－V6＝10.25－4.74＝5.51
V14－V7＝11.04－5.54＝5.50

数据个数N＝7, n＝7

根据肖维涅准则剔除坏值 C7＝1.8(坏值条件：|Xi－X|＞Cn*SX)

X的平均值（）为5.49
SX＝0.012536
Cn*SX＝0.022564
无坏值出现

某次测量的标准偏差：

平均值的标准偏差：

不确定度估算：

UA＝
＝0.0047

计算霍尔灵敏度及其不确定度：

处理结果：
=（13.3
0.2）
（P=0.683）
E=1.0%

例2：作图法

实验条件：ICH=1.00mA, L1=4.00mm ， L2=269mm

描绘霍尔电压与励磁电流关系图：

计算结果极其不确定度：

在图上取两点A（200，1.55） B(700，5.47)

ΔIm =ImA－ImB＝700－200＝500（mA）
ΔVH＝VHB－VHA＝5.47-1.55＝3.92（mV）

（取横坐标最小刻度值的一半）
（取纵坐标最小刻度值的一半）

处理结果：
=（17.4
0.2）
（P=0.683）
E=0.9%

附录

为了计算方便，可以定义一个常数：

于是：

又：

=0.001885
=0.001885

所以：

旧仪器： L1=3.00mm ， L2=287mm
( )

新仪器：L1=4.00mm ， L2=269mm
( )