任于鵬??

基于新課標高中物理選修3-1第103頁課題研究—霍爾效應這一問題，通過查閱資料，寫下本文，僅供大家參考.

霍爾效應（Hall effect）作為一種磁電效應，它是1879年由美國物理學家霍爾（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)并以此命名的，因為半導體材料的霍爾效應比較明顯，因此現(xiàn)在有各種各樣的用半導體制成的霍爾傳感器.霍爾傳感器結構簡單，精確度高，在電、磁測量中有著廣泛的應用前景，本文主要淺談霍爾傳感器測周期在生活中的應用.

1霍爾效應原理

霍爾效應原理如圖1所示.在洛倫茲力的作用下，上下表面將分別有正負電荷積聚，形成橫向電場E

H （ 稱為霍爾電場），達到平衡時，qEH=qvB或EH=vB洛倫茲力與電場力抵消，霍爾電壓為

U=φ1-φ2=vBb（1）

b是導體板長度，d代表板厚，v代表載流子定向運動的平均速率，則v可看作載流子定向運動在單位時間所走過的路程，故單位時間內(nèi)流過導體板橫截面積bd的電荷等于體積 vbd內(nèi)的電荷.設單位體積內(nèi)載流子數(shù)為n，則這份電荷等于qnvbd，流過橫截面的電流為I=qnvbd.

將其代入（1）得：

U=IBnqd（2）

2用霍爾傳感器測周期原理

用霍爾傳感器HC和“838”計算器組成電路原理圖如圖2所示.我們不妨把圖2裝置叫作周期測量儀.UCC=3V，R1=910Ω，R2，R3為分壓電阻.接通電源，霍爾傳感器HC輸出高電平，當磁感應強度B增加到閾值時，輸出U0立即變?yōu)榈碗娖剑敶鸥袘獜姸菳低到釋放點時，U0從低電平調(diào)到高電平.經(jīng)過一周期，磁鋼接近一次霍爾傳感器，自動發(fā)出檢測脈沖，經(jīng)R2，R3分壓后，由C，D兩點取出的脈沖信號送入“838”計算器的“=”號鍵兩端作計數(shù).

制作時，打開“838”計算器的后蓋，找出與“=”鍵相應的銅箔接點.這兩點間有1.5V的電壓，焊出兩根引線，正接點接“C”點，另一點接“D”點.計數(shù)時，合上計算器電源，再依次按動鍵“0”，“+”，“1”每經(jīng)過一個周期，HC檢測到的信號即送入計算器”=”兩端作一次累加計數(shù).當計算器顯示1時開始計時，經(jīng)過n個周期，計算器讀數(shù)n+1時停此計時.讀出總時間t，周期T：

T=tn（3）

3霍爾傳感器測周期在生活中的應用3.1測圓盤轉的圈數(shù)

測圓盤轉的圈數(shù)原理圖如圖3所示，一繞軸圓面，圓面上均勻分布著磁鋼，霍爾傳感器緊挨圓面邊沿.霍爾傳感器按圖2周期測量儀的原理圖安裝.

圓面繞軸轉動，磁鋼與周期測量儀相遇，磁鋼與霍爾傳感器相遇一次，計算器讀數(shù)累加一次，先測出轉一圈的讀數(shù)A.圓的半徑R，共轉過的讀數(shù)為n，總路程為s：

s=2nπRA（4）

我們讀出計算器讀數(shù)，就能用（4）算出小汽車一天的里程.

3.2小汽車一天里程的測量

在觸發(fā)葉輪上，均勻安裝4塊磁鋼，從經(jīng)過飛輪轉軸的外殼（外殼固定在小汽車上），焊接一根鋼板出來，鋼板長度與磁鋼離軸心距離相等.

將霍爾集成塊安裝在鋼板末端，車輪轉動，霍爾傳感器與磁鋼第一次相遇時計算器顯示“1”，經(jīng)過一天的行駛，計算器讀書數(shù)n，測得車輪半徑R.一天行駛路程為s：

s=2n-1πR4（5）

我們讀出計算器讀數(shù)，根據(jù)已知量用（5）就可算出小汽車一天的里程.

3.3電風扇轉速的測量

電風扇一般只有檔位1，2，3.并不知道每檔對應多少轉每秒，為此進行如下改裝來測得其轉速.圖5把永磁鋼裝在金屬網(wǎng)里，并把金屬網(wǎng)焊接在電風扇葉邊沿上，將圖5霍爾集成塊安裝在外罩上面，當磁鋼與霍爾傳感器相遇時，距離非常小（1 mm-5 mm），相遇一次，霍爾傳感器集成塊的計算器讀數(shù)增加1.

當顯示器讀數(shù)為1開始計時，顯示器讀數(shù)為n時，停此計時，讀出總時間t，

轉過的圈數(shù)為n-1，單位時間轉過的圈數(shù)為v：

v=n-13t（6）

我們讀出計算器讀數(shù)，測出總時間t，就可用（6）算電風扇單位時間轉過的圈數(shù).

霍爾傳感器測周期可以用來解決生活中的好多常見問題，這里列舉了幾例，僅供大家參考.