基于应用霍尔效应法测螺线管磁场的实验教学探讨

摘 要：在大学物理实验教学中，要设计实验教学方案，以达到实验教学效果好，实验误差小，有效地培养学生的实验综合能力以及求实的科学精神和团结协作精神的目的。

关键词：霍尔效应 磁场 教学方案 综合能力

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2015）10-0028-01

大学物理实验是理工科学生进入大学后所开设的一门重要的基础性实验课程，其目的是使学生养成一个好的实验习惯和严谨求实的科学态度，培养学生的实验观察能力，实验操作能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力，总结、归纳和撰写实验报告的能力，团结协作精神和创新意识等。

1 实验中学生存在的主要问题[1]

大多数学生对实验目的不明确，实验原理不清楚，实验内容和步骤不熟悉，在没有老师的指导下基本上不能独立完成实验。另外，在实验中不能用所学的物理理论知识去分析观察到的实验现象和判断所测实验数据的正误，团结协作精神和动手、动脑的能力较差。撰写实验报告不规范，大部分学生的实验报告抄书，缺乏归纳、总结能力和对实验数据的处理能力等。

2 实验教学方案的设计

为了解决和克服以上存在的问题，提高实验教学的效果，设计合适的实验教学方案是非常重要的。

2.1课外引导学生预习实验

借助网络把要完成该实验必须掌握的几个关键问题上传到网络学堂。（1）霍尔效应法测螺线管磁场的原理是什么？（2）测量磁感应强度要测的关键物理量是什么？（3）采用什么方法测霍尔电压？让学生针对性的预习实验，老师在网上答疑，提高实验预习的效果。

借助网络把实验仪器的操作使用上传到网络学堂。拍摄教师介绍使用实验仪器螺线管磁场实验仪和螺线管磁场测试仪测量霍尔电压的视频并上传到网络学堂，让学生身临其境，这比起只看实验教材中的图片和文字介绍更容易让学生掌握实验仪器的使用。

借助网络把预习实验报告的样本上传到网络学堂。学生进入大学后第一次写实验预习报告，不知道怎么写。把预习实验报告的样本上传到网络学堂以供学生参考，让学生能比较规范的写出预习实验报告。

2.2考查学生预习实验的效果

在上课前首先检查学生是否按要求完成了预习报告，然后随机抽查每个小组成员对实验预习中提出的几个问题，由每小组学生共同回答，并作为预习实验成绩。这样有利于促使学生认真预习实验，提高预习实验的效果。再者，老师可根据学生回答问题的情况、针对性地对实验进行现场讲解和指导，提高实验教学效率。

2.3提高学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师。通过介绍霍尔效应及其应用来提高学生对该实验的兴趣。

2.3.1霍尔效应及其发展

霍尔效应[2]是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于试样和磁场方向的试样两个端面上产生电势差的现象。霍尔效应在不断的发展和应用，

冯·克利青在极强磁场和极低温度下发现了量子霍尔效应，它的应用大大提高了测量有关基本常数的准确性。科学家们在2010年的研究中发现了无需外磁场的量子霍尔效应（量子化反常霍尔效应），这一发现为低能量耗散的新型电子器件设计指出了一个新的发展方向。

2.3.2霍尔效应的应用[3]

利用霍尔效应原理制成的霍尔元件是一种磁电转换元件，又称霍尔传感器。霍尔传感器被用在日常生活所用的电器如洗衣机、录像机、电饭煲、电冰箱等中。同时它在工程技术和科学技术中也有着广泛的应用，如确定半导体的类型、确定载流子的浓度、测量磁场强度、测量电流强度、测量微小位移、压力传感器、车用传感器、电磁无损探伤、磁流体发电等。霍尔传感器在飞机、军舰、航天器、新军事装备及通讯中应用也相当广泛。

2.4重点讲授，指导学生做实验

用霍尔效应法测螺线管磁场是采用的间接测量法。教师重点讲授是怎样得出用霍尔效应法测螺线管磁场的原理式B=■ [4]？为什么要采用电流和磁场换向的对称测量法来测量霍尔电压[5]？教师边讲边演示电流和磁场换向的对称测量法测量霍尔电压的方法[6]。然后教师对学生进行个别指导和答疑，并对学生所测的原始数据进行检查签字。

2.5指导学生撰写规范的实验报告

实验报告是在预习报告的基础上进行补充、修改和完善。它包括实验名称、实验目的、实验原理、实验器材、实验内容和步骤、实验数据记录、实验数据的处理、实验误差讨论。把往届学生写得较好的实验报告上传到网络学堂上让学生作为参考。教师着重讲解实验数据的分析和处理，培养学生处理和分析实验数据的能力。

3 结语

总之，要提高大学物理实验教学效果，在大学物理实验教学中要采用多种教学方法和教学手段，充分发挥学生的学习主动性，培养学生的实验综合素质和能力。

参考文献：

[1]王本菊.理工科学生学习大学物理实验的现状及其对策[J].四川师范大学学报（自然科学版），2013第36卷.

[2][4][5][6]蒲利春，王本菊.大学应用物理实验[M].成都：西南交通大学出版社，2005.08.

[3]王本菊.霍尔效应及其应用[J].中国校外教育，2011.06.