實驗一 霍爾效應實驗和霍爾法測量磁場
實驗二 霍爾效應法測量螺線管磁場
GT4512 霍爾效應實驗儀
一、概 述
GT4512型霍爾效應實驗儀用於研究霍爾效應產生的原理及其測量方法,通過施加磁場,可以測出霍爾電壓並計算它的靈敏度,以及可以通過測得的靈敏度來計算線圈附近各點的磁場.
GT4512採用雙個圓線圈產生實驗所需要的磁場(對應實驗一內容)；
GT4512B型採用螺線管產生磁場(對應實驗一、實驗二的內容).
圖1-1 GT4512 霍爾效應雙線圈實驗架平面圖
圖1-2 GT4512 霍爾效應螺線管實驗架平面圖
二、儀器構成
GT4512型霍爾效應實驗儀由實驗架和測試儀二個部分組成.圖1-1為GT4512型霍爾效應雙線圈實驗架平面圖,圖1-2為GT4512型霍爾效應螺線管實驗架平面圖；圖1-3為GT4512型霍爾效應測試儀面板圖.
圖1-3 GT4512系列霍爾效應測試儀面板
三、主要技術性能
1、環境適應性：工作溫度 10～35℃； 相對溼度 25～75%.
2、GT4512型霍爾效應實驗架(GT4512、GT4512A)
二個勵磁線圈：線圈匝數1400匝(單個)；
有效直徑72mm；二線圈中心間距 52mm
下表為電流與磁感應強度對應表(雙個線圈通電)：
電流值(A)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
中心磁感應強度(mT)
2.25
4.50
6.75
9.00
11.25
移動尺裝置：橫向移動距離70mm,縱向移動距離25mm,距離解析度0.1mm.
霍爾效應片類型：N型砷化鎵半導體
3、GT4512型霍爾效應螺線管實驗架(GT4512A、GT4512B)：
線圈匝數1800匝,有效長度181mm,等效半徑21mm.
移動尺裝置：橫向移動距離235mm,縱向移動距離20mm,距離解析度0.1mm
霍爾效應片類型：N型砷化鎵半導體
4、GT4512型霍爾效應測試儀
GT4512型霍爾效應測試儀主要由0～0.5A恆流源、0～3mA恆流源及20mV量程三位半電壓表組成.
a) 霍爾工作電流用恆流源Is
工作電壓24V,最大輸出電流3mA,3位半數字顯示,輸出電流準確度為0.5%.
b) 磁場勵磁電流用恆流源IM
工作電壓24V,最大輸出電流0.5A,3位半數字顯示,輸出電流準確度為0.5%.
c) 霍爾電壓測量用直流電壓表
19.99mV量程,3位半LED顯示,解析度10μV, 測量準確度為0.5%
5、電源 AC 220V±10%,功耗：50VA
6、外形尺寸 測試架：320×270×250mm,測試儀：320×300×120mm
四、使用說明
1、測試儀的供電電源為交流220V,50Hz,電源進線為單相三線.
2、電源插座安裝在機箱背面,保險絲為1A,置於電源插座內,電源開關在面板的左側.
3、實驗架各接線柱連線說明如圖1-3.
1) 連接到霍爾片的工作電流端(紅色插頭與紅色插座相聯, 黑色插頭與黑色插座相聯)
2) 連接到測試儀上霍爾工作電流端(紅色插頭與紅色插座相聯, 黑色插頭與黑色插座相聯)
3) 連接到測試儀上霍爾電壓輸入端(紅色插頭與紅色插座相聯, 黑色插頭與黑色插座相聯)
4) 用一邊是分開的接線插、一邊是雙芯插頭的控制連接線與測試儀背部的插孔相連接(紅色插頭與紅色插座相聯, 黑色插頭與黑色插座相聯)
5) 連接到霍爾片霍爾電壓輸出端(紅色插頭與紅色插座相聯, 黑色插頭與黑色插座相聯)
6) 方向切換開關
7) 連接到磁場勵磁線圈端子,出廠前已在內部連接好
8) 連接到測試儀磁場勵磁電流端(紅色插頭與紅色插座相聯, 黑色插頭與黑色插座相聯)
4、測試儀面板上的「Is輸出」「IM輸出」和「VH輸入」三對接線柱應分別與實驗架上的三對相應的接線柱正確連接.
5、將控制連接線一端插入測試儀背部的二芯插孔,另一端連接到實驗架的控制接線端子上.
6、儀器開機前應將Is、IM調節旋鈕逆時針方向旋到底,使其輸出電流趨於最小狀態,然後再開機.
7、儀器接通電源後,預熱數分鐘即可進行實驗.
圖1-4 實驗架各接線柱連線說明圖
8、「Is調節」和「IM調節」分別來控制樣品工作電流和勵磁電流的大小,其電流隨旋鈕順時針方向轉動而增加,細心操作.
9、關機前,應將「Is調節」和「IM調節」旋鈕逆時針方向旋到底,使其輸出電流趨於零,然後才可切斷電源.
10 、繼電器換向開關的使用說明
單刀雙向繼電器的電原理如圖1-5所示.當繼電器線包不加控制電壓時,動觸點與常閉端相連接；當繼電器線包加上控制電壓時,繼電器吸合,動觸點與常開端相連接.
圖1-5 繼電器工作示意圖
實驗架中,使用了三個雙刀雙向繼電器組成三個換向電子閘刀,換向由接鈕開關控制.電原理圖如圖1-5所示.
當未按下轉換開關時,繼電器線包不加電,常閉端與動觸點相連接；當按下按鈕開關時,繼電器吸合,常開端與動觸點相連接,實現連接線的轉換.由此可知,通過按下、按上轉換開關,可以實現與繼電器相連的連接線的換向功能.
五、儀器使用注意事項
1.當霍爾片未連接到實驗架,並且實驗架與測試儀未連接好時,嚴禁開機加電,否則,極易使霍爾片遭受衝擊電流而使霍爾片損壞.
2.霍爾片性脆易碎、電極易斷,嚴禁用手去觸摸,以免損壞！在需要調節霍爾片位置時,必須謹慎.
3.加電前必須保證測試儀的「Is調節」和「IM調節」旋鈕均置零位(即逆時針旋到底),嚴防Is、IM電流未調到零就開機.
4.測試儀的「Is輸出」接實驗架的「Is輸入」,「IM輸出」接「IM輸入」.
決不允許將「IM輸出」接到「Is輸入」處,否則一旦通電,會損壞霍爾片！
5.為了不使通電線圈過熱而受到損害,或影響測量精度,除在短時間內讀取有關數據,通過勵磁電流IM外,其餘時間最好斷開勵磁電流.
6.注意：移動尺的調節範圍有限！在調節到兩邊停止移動後,不可繼續調節,以免因錯位而損壞移動尺.
六、儀器成套性
1、GT4512霍爾效應實驗儀包括以下部分：
a) GT4512霍爾效應實驗儀測試儀
b) GT4512霍爾效應實驗儀實驗架
(雙線圈產生磁場,包含霍爾片)
c) 實驗講義 1份
d) 交流電源線 1根
e) 專用控制插座線 1根
f) 測試線 6根
2、GT4512A霍爾效應實驗儀包括以下部分：
a) GT4512霍爾效應實驗儀測試儀
b) GT4512霍爾效應實驗儀實驗架
(雙線圈產生磁場,包含霍爾片)
c) GT4512螺線管霍爾效應實驗架
(包含霍爾片)
d) 實驗講義 1份
e) 交流電源線 1根
f) 專用控制插座線 1根
g) 測試線 6根
3、GT4512B霍爾效應實驗儀包括以下部分：
a) GT4512霍爾效應實驗儀測試儀
b) GT4512螺線管霍爾效應實驗架
(包含霍爾片)
c) 實驗講義 1份
d) 交流電源線 1根
e) 專用控制插座線 1根
f) 測試線 6根