简便实用的霍尔效应演示装置

陈江萍

摘 要：本文介绍了一款简便实用的霍尔效应演示装置，仪器操作简单，所需材料常见且成本低，演示效果明显，便于学生理解霍尔电压与磁场的关系。

关键词：霍尔效应；变压器；整流滤波

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）10（S）-0054-2

人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》第一节讲述了霍尔效应的产生原理，并推导出霍尔电压与磁场成正比的关系，但霍尔效应的演示装置比较缺乏，学生没有直观体验。特此制作了一款简便实用的霍尔效应演示装置，供同行参考使用。

1 所需材料

线性霍尔元件、两只N4004二极管、两只3300uF电容器（耐压值6.3V）、自制变压器一只、导线等。

2 制作及说明

根据霍尔效应的原理，找到一种线性霍尔，当在其正负极加上5V电压时，输出为2.5V。如果磁铁的一个磁极慢慢靠近时，输出在2.5V的基础上慢慢降低，那么另一个磁极慢慢靠近时，输出就会在2.5V的基础上慢慢升高，其实这种线性霍尔就是用放大电路将霍尔效应放大的器件（互联网上有其内部的线路图）。如果直接用线性霍尔演示，就存在一个2.5V的基础电压问题，会让学生难以理解。如何较好地解决这个基础电压的问题？线性霍尔正负极加上5V电压时，输出为2.5V，刚好是5V电压的一半，根据这一特点，我们只要制作一个正负2.5V的直流电源，线性霍尔的正极接正2.5V，负极接负2.5V，那么它的输出电平就会与直流电源的中心点在同一电平上。如果将演示用电压表接于线性霍尔的输出端和直流电源的中心点上，电压表的读数应为零。但实际情况是电压表还有0.1V左右的电压指示，这是由于器件的离散性所致。解决的办法是：将直流电源的负2.5V改为负2.6V。具体的制作方法如下：找一只10W以下的交流电源变压器，小心拆下铁芯（拆铁芯之前先测一下电源变压器的输出电压），初级不动，将次级一圈一圈退下，并记下线圈匝数。通过线圈匝数和先前测得的输出电压，计算出每伏匝数，然后根据每伏匝数，绕一组交流2.2V，中心抽头后，再绕一组交流2.3V。交流2.2V通过二极管半波整流，电容滤波成为约正2.5V直流电压，交流2.3V通过二极管半波整流，电容滤波成为约负2.6V直流电压。按照图1的电路连接好线路，将整个装置安装在一个铝壳（见图2）中就可使用了，图3是实物的内部。

图1 电路图

图2 铝壳示意图

图3 装置内部

3 使用方法

本装置的使用非常简单，只要在接线柱1、2上连接演示用电压表（量程选2.5V），插上电源，然后用永久磁铁的一个磁极慢慢靠近线性霍尔，电压表指针就会向一个方向偏转，且越来越大；用永久磁铁的另一个磁极慢慢靠近线性霍尔，电压表指针就会向另一个方向偏转，且越来越大。

4 教学效果

该实验装置演示效果非常明显，加深了学生对霍尔电压的理解：当磁场增强时，霍尔电压增大；当磁场反向时，电势差的正负极性也反向。

参考文献：

[1]朱美健.物理教师如何突破专业发展瓶颈[J] .物理教学探讨，2014，（4）：1.

[2]杨荣生.实验磁悬浮演示器的制作——霍尔元件的典型应用实例[J] .物理教学探讨，2012，（4）：55.

[3]谢筑森，曲东升.采用调制方法消除霍尔元件不等位电势[J] .电测与仪表，1999，（6）：16.

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：本文介绍了一款简便实用的霍尔效应演示装置，仪器操作简单，所需材料常见且成本低，演示效果明显，便于学生理解霍尔电压与磁场的关系。

关键词：霍尔效应；变压器；整流滤波

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）10（S）-0054-2

人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》第一节讲述了霍尔效应的产生原理，并推导出霍尔电压与磁场成正比的关系，但霍尔效应的演示装置比较缺乏，学生没有直观体验。特此制作了一款简便实用的霍尔效应演示装置，供同行参考使用。

1 所需材料

线性霍尔元件、两只N4004二极管、两只3300uF电容器（耐压值6.3V）、自制变压器一只、导线等。

2 制作及说明

根据霍尔效应的原理，找到一种线性霍尔，当在其正负极加上5V电压时，输出为2.5V。如果磁铁的一个磁极慢慢靠近时，输出在2.5V的基础上慢慢降低，那么另一个磁极慢慢靠近时，输出就会在2.5V的基础上慢慢升高，其实这种线性霍尔就是用放大电路将霍尔效应放大的器件（互联网上有其内部的线路图）。如果直接用线性霍尔演示，就存在一个2.5V的基础电压问题，会让学生难以理解。如何较好地解决这个基础电压的问题？线性霍尔正负极加上5V电压时，输出为2.5V，刚好是5V电压的一半，根据这一特点，我们只要制作一个正负2.5V的直流电源，线性霍尔的正极接正2.5V，负极接负2.5V，那么它的输出电平就会与直流电源的中心点在同一电平上。如果将演示用电压表接于线性霍尔的输出端和直流电源的中心点上，电压表的读数应为零。但实际情况是电压表还有0.1V左右的电压指示，这是由于器件的离散性所致。解决的办法是：将直流电源的负2.5V改为负2.6V。具体的制作方法如下：找一只10W以下的交流电源变压器，小心拆下铁芯（拆铁芯之前先测一下电源变压器的输出电压），初级不动，将次级一圈一圈退下，并记下线圈匝数。通过线圈匝数和先前测得的输出电压，计算出每伏匝数，然后根据每伏匝数，绕一组交流2.2V，中心抽头后，再绕一组交流2.3V。交流2.2V通过二极管半波整流，电容滤波成为约正2.5V直流电压，交流2.3V通过二极管半波整流，电容滤波成为约负2.6V直流电压。按照图1的电路连接好线路，将整个装置安装在一个铝壳（见图2）中就可使用了，图3是实物的内部。

图1 电路图

图2 铝壳示意图

图3 装置内部

3 使用方法

本装置的使用非常简单，只要在接线柱1、2上连接演示用电压表（量程选2.5V），插上电源，然后用永久磁铁的一个磁极慢慢靠近线性霍尔，电压表指针就会向一个方向偏转，且越来越大；用永久磁铁的另一个磁极慢慢靠近线性霍尔，电压表指针就会向另一个方向偏转，且越来越大。

4 教学效果

该实验装置演示效果非常明显，加深了学生对霍尔电压的理解：当磁场增强时，霍尔电压增大；当磁场反向时，电势差的正负极性也反向。

参考文献：

[1]朱美健.物理教师如何突破专业发展瓶颈[J] .物理教学探讨，2014，（4）：1.

[2]杨荣生.实验磁悬浮演示器的制作——霍尔元件的典型应用实例[J] .物理教学探讨，2012，（4）：55.

[3]谢筑森，曲东升.采用调制方法消除霍尔元件不等位电势[J] .电测与仪表，1999，（6）：16.

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：本文介绍了一款简便实用的霍尔效应演示装置，仪器操作简单，所需材料常见且成本低，演示效果明显，便于学生理解霍尔电压与磁场的关系。

关键词：霍尔效应；变压器；整流滤波

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）10（S）-0054-2

人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》第一节讲述了霍尔效应的产生原理，并推导出霍尔电压与磁场成正比的关系，但霍尔效应的演示装置比较缺乏，学生没有直观体验。特此制作了一款简便实用的霍尔效应演示装置，供同行参考使用。

1 所需材料

线性霍尔元件、两只N4004二极管、两只3300uF电容器（耐压值6.3V）、自制变压器一只、导线等。

2 制作及说明

根据霍尔效应的原理，找到一种线性霍尔，当在其正负极加上5V电压时，输出为2.5V。如果磁铁的一个磁极慢慢靠近时，输出在2.5V的基础上慢慢降低，那么另一个磁极慢慢靠近时，输出就会在2.5V的基础上慢慢升高，其实这种线性霍尔就是用放大电路将霍尔效应放大的器件（互联网上有其内部的线路图）。如果直接用线性霍尔演示，就存在一个2.5V的基础电压问题，会让学生难以理解。如何较好地解决这个基础电压的问题？线性霍尔正负极加上5V电压时，输出为2.5V，刚好是5V电压的一半，根据这一特点，我们只要制作一个正负2.5V的直流电源，线性霍尔的正极接正2.5V，负极接负2.5V，那么它的输出电平就会与直流电源的中心点在同一电平上。如果将演示用电压表接于线性霍尔的输出端和直流电源的中心点上，电压表的读数应为零。但实际情况是电压表还有0.1V左右的电压指示，这是由于器件的离散性所致。解决的办法是：将直流电源的负2.5V改为负2.6V。具体的制作方法如下：找一只10W以下的交流电源变压器，小心拆下铁芯（拆铁芯之前先测一下电源变压器的输出电压），初级不动，将次级一圈一圈退下，并记下线圈匝数。通过线圈匝数和先前测得的输出电压，计算出每伏匝数，然后根据每伏匝数，绕一组交流2.2V，中心抽头后，再绕一组交流2.3V。交流2.2V通过二极管半波整流，电容滤波成为约正2.5V直流电压，交流2.3V通过二极管半波整流，电容滤波成为约负2.6V直流电压。按照图1的电路连接好线路，将整个装置安装在一个铝壳（见图2）中就可使用了，图3是实物的内部。

图1 电路图

图2 铝壳示意图

图3 装置内部

3 使用方法

本装置的使用非常简单，只要在接线柱1、2上连接演示用电压表（量程选2.5V），插上电源，然后用永久磁铁的一个磁极慢慢靠近线性霍尔，电压表指针就会向一个方向偏转，且越来越大；用永久磁铁的另一个磁极慢慢靠近线性霍尔，电压表指针就会向另一个方向偏转，且越来越大。

4 教学效果

该实验装置演示效果非常明显，加深了学生对霍尔电压的理解：当磁场增强时，霍尔电压增大；当磁场反向时，电势差的正负极性也反向。

参考文献：

[1]朱美健.物理教师如何突破专业发展瓶颈[J] .物理教学探讨，2014，（4）：1.

[2]杨荣生.实验磁悬浮演示器的制作——霍尔元件的典型应用实例[J] .物理教学探讨，2012，（4）：55.

[3]谢筑森，曲东升.采用调制方法消除霍尔元件不等位电势[J] .电测与仪表，1999，（6）：16.

（栏目编辑 王柏庐）