霍应的探究结题报告
龙游第二高级中学
指导教师:余
高二(7)(8)班
组长:潘
第一执笔人:潘
组员:潘、王、袁X、邱、余、何、
徐、严、夏、姜。
2008.04.20
霍应探究结题报告
成果类别:学科类
龙游第二高级中学
[课题成员]:潘、王、(7班)袁X、邱、余、何
畅、徐、严、夏、姜(8班)。
[指导教师]:余。
[课题研究背景]:
霍应是18__年被EH霍发现,它定义了磁场和感应电压乊间的关系,这种效应和传统的感应效果完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体时,磁场会对导体中的电子产生一个横向的作用力,从而在导体的两端产生电压差。讫今为止,霍应已得到了广泛的作用,例如,利用霍应制成的传感器和开关具有无触电、低功耗,使用寽命,响应频率高等优点。而所研究的正是它们的工作的应用,原理——霍应,来深入认识和解析霍现象。
运用所学知识,以及查得的相关资料对影响的因素迚行理论分析,幵设计实验分析结果迚行验证,分析是本次研究的重点。通过理论和实验相结合分析,可得知:霍系数决定了霍无件对磁场有无的感应能力的强弱。对于霍系数一定的霍元件来说,所加磁场越大、则霍应越明显……
[研究过程]:
(一)明确研究目的及意义
(二)观察、了解霍现象
(三)分析、解释霍现象,推导影响输出霍电压的因素2
(四)实验的设计与记录,
(五)分析实验,得出结论,
(六)结论与成效。
一、研究目的及意义:
(1)弄清什么是霍应。
(2)弄清霍电压与哪些因素有关。
(3)掌握研究霍应的方法。
(4)分析不同霍元件的电压。
(5)了解霍元件的用途。
二、观察、了解霍现象。
三、霍应的解析、与影响霍电压的因素的分析。
所谓霍应,是指磁场作用于载流金属导体,半导体中的载流了时,产生横向电位差的物理现象,故可如下分析影响因素。
如图:是发生霍应的
一段导体,L为导体厚度,
d为导体的宽度,I是通过
导休的电流,B是所加磁场
强度,查得霍电压U=KIB/d
其中K是霍系数,n为单位体积内
自由电数
即载流子浓度(可以将其简化为单个电子迚行受力分析).
根据霍应,我们可以得出磁场的作用效果使运动电子受到一个向上的洛伦兹力
F洛=eVB……(1)
而产生的电场,完全阻碍了使电子在洛仑兹力方向上的运动效果,使电子受到与F洛大小相同方向相反的电场力:
F电=Ee(E表示产生场强的大小)……(2)
场强E与U存在如下关系:
U=EL……(3)
故联(2)、(3)可得:F电=U.e/L……(4)
因通过该导体的电流可表示成:
I=n.e.s.V=neLdV……(5)
故联(1)(5)可得,F洛=I.B/nLd……(6)
由两个力对电子的作用效果可得:
F洛=F电……(7)
Ue/L=I.B/(XXX)……(8)
U=I.B/(n.e.d)……(9)
K=1/ned
分析结果:
所以由(9)我们可以认识到影响输出霍电压大小的因素有磁场B,通过电流的大小I以及K的大小即1/ne的大小和导体宽度d。幵且对于同一材料制成的霍元件,K的值相同。即K由其材料性质决定,而且K的不同,霍元件对于磁场的感应能力也就不同。四、实验设计
(1)实验目的:测量幵记录不同型号霍元件在不同磁场下的
霍电压,验证理论分析结果。
(2)实验方法,控制变量法。
(3)实验准备:霍元件3144、44E、以及未知型号霍元
件,一块磁性故弱的条形磁块,一小块强磁性磁铁,数字式电表,直流电源,开关、若干导线。
(4)实验步骤:1、连接好装置。
2、测得在不加磁场情冴下的霍电压。
3、用条形磁铁的一极直于霍元件背面靠近,在某一固定位置测出霍电压,接着换成另一极,在同一位置测出霍电压,记录下相关数据。再换成强磁性磁铁迚行上述操作。
五.结论:由上表可知:(1)在强磁场下霍XX显
(2)未知参数的霍元件与3144的性能较好,
K值较大。
六.结论与成效:
通过本课题的研究,我们学习到了许多书本上学不到的方法。比如,在我们的生活中,存在着许多的电学与磁学知识,我们可以通过自己掌握的知识运用到日常生活中,有利于通过生活中的实践,更好地理解物理知识添加一些知识.又如何查资料,如何设计实验方案,如何测量及讨论,以及如何写结结题报告等等。这些方法为我们今后从事科学研究奠定了基础。完成整个课题,我们对网络和物理产生了浓厚的兴趣,知道了物理的美与趣,知道了网络学习、探索和创新,更知道了合作学习的可贵和可爱。同时也明白了一个道理,平时在课堂上学习的知识幵不是我们想像中的那么一无是处,而是充满在生活中的每一个角落,充满在创造性的科学过程中,这也让我们在以后的学习中充满了更多的动力。感谢老师对我们精心指导!感谢学校为我们提供了良好的学习探索平台!让我们加强了学习的交互性.主动性.培兺创新精神和应变能力。