跳到主要内容
Sandbox Physics

IN40 · 分开横向电压的来路

四探针与Hall测量台

反转磁场,怎样看出电压接点有没有放歪? 接点放歪会混入沿电流方向的电压,单独反转磁场时它通常不变号;Hall贡献会变号。再反转电流,就能分开两种变化规律,并继续检查漂移和热效应。

移动矩形薄片边缘的接点,观察电势和电流路径。反转电流与磁场,分开几何错位和Hall响应。

交互模型四探针与Hall测量台

换向过程中保留的电压

青色:正电流;金色:负电流。点来自保留的观测与其标定。

原始通道、实际时刻与独立标准

每个测量窗保留八组同步电压、电流和磁场通道读数及实际时刻。CSV保留全部原始读数和参考元数据;JSON另列明确标出的生成参考。

可横向滑动表格;也可聚焦表格后用方向键查看全部通道。

所选测量末八窗;读回通道单位为伏
终点/秒接线电压/伏电流通道/伏磁场通道/伏

物理教程

把电流和磁场分别反过来

背景电流穿过薄片时,电压沿片内逐渐降低。垂直磁场还会把运动电荷推向一侧,两边便出现Hall电压。

为什么值得理解测横向电压的两个接点稍有前后错位,就会读到一部分沿程电压。

先抓重点

核心问题
怎样从同一对表笔读数里分出接点错位和Hall响应?
一句话直觉
错位项通常随电流变号而不随磁场变号;普通Hall项随其中任一个反转而变号。

核心数学模型

红表笔减黑表笔

V24=ϕ2−ϕ4,V24H=RHIB/tV_{24}=\phi_2-\phi_4,\qquad V_{24}^{\mathrm H}=R_{\mathrm H}IB/t

电流从左侧接点一进入、右侧接点三流出;磁场朝观察者。红表笔在下侧接点二,黑表笔在上侧接点四。换接表笔时读数变号。

四个边缘接点求面电阻

e−πRA/Rs+e−πRB/Rs=1,ρ=Rste^{-\pi R_A/R_s}+e^{-\pi R_B/R_s}=1,\qquad\rho=R_s t

相邻接点依次送电流、测电压,得到两组转移电阻。均匀、薄、无孔薄片和很小的边缘欧姆接点满足van der Pauw关系。体电阻率还需要独立厚度。

常见难点

横向电压的来路

容易误解表笔放在两边,读到的就全是Hall电压。

正确理解前后错位会混入沿程电压,温差也能带来电压。换向、互易与温度条件共同限制解释。

载流子数

容易误解一个Hall斜率总能给出真实载流子数。

正确理解不同载流子的数量和迁移快慢会共同决定斜率;密度换算要附带单载流子、Hall因子为一的条件。

动手实验

  1. 01

    先看正负号

    选择电子型响应,再看接点视图。

    你会看到: 底侧红表笔相对顶侧黑表笔给出负Hall贡献。磁场反转时贡献变号。
  2. 02

    把接点放歪

    按住金色接点二,在边缘左右拖动。

    你会看到: 接点确实改变位置,矩形电势给出新的纵向混入;换向后的Hall斜率保持。
  3. 03

    让电压表漂移

    选择慢慢漂移的电压表。

    你会看到: 保存的实际时刻进入拟合,时间漂移与换向信号分别求出。
  4. 04

    检查线性条件

    比较两类载流子与无磁场演示。

    你会看到: 曲线或信息量不再支持线性Hall解释时,原始电压和面电阻仍保留。
  5. 05

    重放旧测量

    保存记录,改动接点,再选择历史记录并导出。

    你会看到: 旧读数与其标定不会随当前接点、复位或重新标定改变。

相关实验与文章

物理仪器怎样测量 · 阅读路径

物理仪器怎样测量

这条阅读路径里用到本实验的文章,后面跟着它们推荐的其他实验。

  1. 文章电流怎样在薄片两侧留下电压
反馈这个页面有错误、看不明白,或者缺了什么?告诉我们
反馈类型

提交时会附带本页地址、Lab ID、网站语言和设备类型。请不要填写个人信息。反馈最多保存 12 个月。隐私政策