自制霍尔效应演示实验

袁维兵

摘要：随着科学技术的飞速发展，各类传感器的应用开始得到普及，而作为传感器的一种--霍尔传感器。它在流体测速并计量的领域的到广泛应用，如加油站等。对带电粒子在复合场中的运动实例“霍尔效应”的实验进行研究开发，现有教材既没有对霍尔效应进行严密推导又没有实验演示，很不利于教师教和学生学。而带电粒子在复合场中的运动分析又是高考重点和难点。而对霍尔效应的理解是此类问题分析的基础，所以我们在很多资料上都能看到霍尔效应的实例分析。该项目设计让强电解质NaCl溶液流过由强磁钕铁硼磁铁所形成的磁场产生霍尔效应，使得Na+离子和Cl-l离子受到方向相反的洛伦兹力分别向相反的方向运动，由于这些正负离子的分离与积累，在液体内就会形成电场，从而在两铜板电极上产生电动势。再通过实验用的数字电表测电流，就很直观的看到了霍尔效应。改变了由直接向学生传授定律向学生实验探究的转变，既提高了学生的学习兴趣和理解能力;又让学生学习了实验设计的方法。让学生对带电粒子在复合场中的运动的分析与理解更加完美。

关键词：霍尔效应 复合场 电解质

一、设计思路

原型启发：随着科技的发展，新材料稀有金属钕铁硼磁铁的发明大大提高了永久磁铁的磁感应强度（最大能达0.9T），使很多涉及磁场的实验变为可能。

設计思路：霍尔效应的应用，让流动的NaCl溶液通过由稀有金属钕铁硼磁铁所形成的强磁场，由于钠离子和氯离子带异种电荷，它们在同一磁场中受方向相反的洛伦兹力偏向两边，从而形成电场。

二、设计原理

（1）如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体（Nacl溶液）流过导管.导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力的作用下横向偏转，从而在ab间形成电场和电势差，当自由电荷所受的洛伦兹力与电场力平衡时，ab间电势差最大并达到稳定。由Bqv=qE=qu/d得U=Bdv，从而在闭合回路中形成电流。

三、设计方案

实验器材：有机玻璃水槽 数字电表 导线 钕铁硼强磁 食盐 纯净水

操作步骤：

（1）先用导线将水槽两边的接线柱与数字电表连接好，并将表选择在DC200mA档。

（2）将钕铁硼强磁放在水槽下面，先用纯净水进行演示，看电流表有无读数，并重复试验。

（3）再用Nacl溶液进行实验看电流表有无读数，并重复试验。

（4）得出结论并整理器材。实验效果：

教室里面直接放在讲台上操作即可，全班同学都能很清楚的看到整个过程，效果很好。

实验设计的优点和使用价值（1）实验器材简单，而且常见.（2）实验操作简单，无安全隐患;（3）由于数字电表灵敏而且精度高，从而实验时间短、效果好、效率高;

（4）实验过程可循环操作，便于反复观察现象，成功率达100%;

（5）该实验填补了教材缺陷——无实验论证

（6）更加巩固了带电粒子在复合场中的运动，突破了本章的重点和难点

（7）方便教师自己制作，也方便电教站统一制作推广，对开发学生智力而言，这个实验可称为小投资、大收获;