0.700 0.800 表2

3.先将“VHVσ输出”倒向Vσ，“功能切换”置Vσ在零磁场下，取Is=2.00mA，测量Vσ（即VAC）。 注意：Is取值不要大于2.00mA，以免Vσ过大，毫伏表超量程（此时首位数码显示为1，后三位数码熄灭）。

数据处理

1.作出VH–IS 、VH–IM 曲线

2.根据Is，B的方向和霍尔电势VAA’的极性判定被测样品的导电类型。 3.求RH，n，和σ。

已知：试样厚度d=0.50mm，宽度b=4.0mm，AC电极间距L=4.0mm。

六 注意事项

1.霍尔片已调至电磁铁中心位置。霍尔片易脆易碎、电极甚细易断，严防撞击，或用手去触摸，否则，即遭损坏！在需要调节霍尔片位置时，必须谨慎，切勿随意改变Y轴方向的高度，以免霍尔片与磁极面磨擦而受损。

2.电源插座和电源开关均安装在机箱背面，保险丝为0.5A，置于电源插座内。 3.样品各电极及线包引线与对应的双刀换接开关之间联机见实验仪上图标说明。 4.测试仪面板上的“Is输出”、“ IM输出”、“ VHVσ输入”三对接线柱应分别与实验仪上的三对相应的接线柱正确连接。测试仪的“Is输出”接实验仪的“Is输入”；“ IM输出”接“ IM输入”，并将Is及IM换向开关掷向任一侧。

注意：决不允许将“ IM输出”接到“ IS输入”或“ VHVσ输出”处，否则，一旦通电，

霍尔样品即遭损坏。

5.仪器开机前应将IS 、IM 调节旋钮逆时针方向旋到底，使其输出电流趋于最小状态，然后再开机。

6.仪器接通电源后，预热数分钟即可进行实验。

7.“IS调节”和“IM调节”分别用来控制样品工作电流和励磁电流的大小，其电流随旋钮顺时针方向转动而增加，细心操作，调节的精度分别可达10μA。和1mA。IS和IM读数可通过“测量选择”按键开关来实现。按键测IM，放键测IS。

8.关机前，应将“IS调节”和“IM调节”旋钮逆时针方向旋到底，然后切断电源。

七 思考题

1.本实验是采用什么方法消除（或减小）各种付效应的？ 2.如何由测量出的电导率σ，求载流子的迁移率μ？

迁移率μ的定义：在单位电场作用下载流子的漂移速度， 即：??V，其中V为载流子的漂移速度。 E附录

一 霍尔效应实验中的电流磁效应和热磁效应

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1．爰庭好森效应

这是由于构成电流的载流子速度（即能量）不同而引起的付效应。如图所示。电流Is沿x方向，若速度为v的载流子，受霍尔电场与洛仑兹力作用刚好抵消，则速度大于和小于v的载流子，在电场与磁场作用下将各自朝对立面偏转。从而在y方向引起温差TA-TA’，由此产生的温差电效应在A，A’这间引入附加的电势差VE，且VE∝IsB，其符号与Is和B的关系跟VH是相同的，所以不能消除。

2．里纪—勒杜克效应

该效应是由于样品在x方向有温度梯度，引起载流子沿梯度方向扩散而有热流Q通过样品，在此过程中，载流子受z方向的磁场B作用下，在y方向引起类似于爰庭好森效应的温差TA- TA’ ，由此产生的电势差VRL∝QB，其符号与B的方向有关，与Is的方向无关。

3．能斯脱效应

该效应是由于样品沿x方向的热流Q，在z方向的磁场B作用下，在y方向直接产生一附加的电场N，相应的电位差VN∝QB，VN的符号只与B的方向有关。

二（6）式VH?V1?V2?V3?V4的说明

4V1?VH?VE?VRL?VN?V?

当样品上加（+B+Is）时，A、A’间的电位差为 当样品上加（-B+Is）时，A、A’间的电位差为

V1??VH?VE?VRL?VN?V?

当样品上加（-B-Is）时，A、A’间的电位差为

V1?VH?VE?VRL?VN?V?

当样品上加（+B-Is）时，A、A’间的电位差为

V1??VH?VE?VRL?VN?V?

由此可得

VH?VE?V1?V2?V3?V4

4因VE的符号与Is及B的方向关系和VH的符号与Is及B的方向关系是相同的，故无法消除，但在非大电流非强磁场下VH>>VE，因此VE可略而不计，即

VH?V1?V2?V3?V4

4 30

实验六 居里点的测定

目前被高校普遍采用的大学物理教材中都较详细地介绍了铁磁材料的一些特殊性质，如存在居里(温度)点等。并用较成熟的磁畴理论来说明铁磁材料磁化特性的内在根据。通过本实验，有助于加深对磁畴理论和居里点的认识。

测量铁磁材料居里点的方法很多，例如磁称法、感应法、电桥法和差值补偿法等。它们都是利用铁磁物质磁矩随温度变化的特性，测量自发磁化消失时的温度。本实验采用感应法。测量感应电动势随温度变化的规律，从而得到居里点Tc.

一 实验目的

1．通过实验，对感应电动势随温度升高而下降的现象进行观察，初步了解铁磁材

料在居里点由铁磁性转变为顺磁性的微观机理。 2．用感应法测定磁性材料的曲线?eff(B)?T并求出其居里温度。

二 实验仪器

THQJL-1居里点实验仪

三 实验原理

物质的磁化可分为抗磁性、顺磁性和铁磁性三种，具有铁磁性的物质称为铁磁体。铁（Fe）、 镍(Ni)、钴(Co)、钆(Gd)、镝(Dy)等五种元素的多种合金就是铁磁体。在铁磁体中，相邻原子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子的磁距平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的区域，自发磁化只发生在微小的区域（体积约为10

?8m,其中含有10-10

31721个原子），这些区域称为磁畴。在没有外磁场作用时，在每个磁

畴中原子的分子磁距均取向同一方位，但对不同的磁畴，其分子磁矩的取向各不相同，见图

1，磁畴的这种排列方式，使磁体能处于最小能量的稳定状态。因此，对整个铁磁体来说，任何宏观区域的平均磁距为零，物体不显示磁性。

在外磁场作用下，磁距与外磁场同方向排列时的磁能低于磁距与外磁场反向排列时的磁能，结果是自发磁化磁距与磁场成小角度的磁畴处于有利地位，磁畴体积逐渐扩大。而自发磁化磁距与外磁场成较大角度的磁畴全部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再继续增加磁场，使所有磁畴沿外磁场方向整齐排列，这时磁化达到饱和，如图2所示。

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对非铁磁性的各向同性的磁介质，H和B之间满足线性关系，B=μH，而铁磁性介质的μ、H、B之间有着复杂的非线性关系。一般情况下，铁磁质内部存在自发的磁化强度，当温度越低磁化强度越大，如图3是典型的磁化曲线（B-H曲线），它反映了铁磁质的共同磁化特点：随着H的增加，开始时B缓慢的增加，此时?较小；随后随H的增加B急剧的增加，μ也迅速的增加；最后随H的增加，B趋向于饱和，而μ在到达最大值后又急剧的减小；图3表明磁导率?是磁场H的函数，图4表明μ也是温度的T的函数；当温度升高到某个值时，铁磁质由铁磁状态转变为顺磁状态，在曲线上变化率最大的地方对应的温度就是居里温度。 铁磁物质的磁化与温度有关，存在一临界温度Tc称为居里温度（也称居里点）。当温度增加时，由于热扰动影响磁畴内磁距的有序排列，但在未达到居里温度Tc时，铁磁体中分子热运动不足以破坏磁畴内磁距基本的平行排列，此时物质仍具有铁磁性，仅其自发磁化强度随温度升高而降低。如果温度继续升高达居里点时，物质的磁性发生突变，磁化强度M（实为自发磁化强度）剧烈下降！因为这时分子热运动足以使相邻原子（或分子）之间的交换耦合作用突然消失，从而瓦解了磁畴内磁距有规律的排列，此时磁畴消失，铁磁性变为顺磁性。

磁畴的出现或消失，伴随着晶格结构的改变，所以是一个相变过程。居里点和熔点一样，因物质不同而不同。例如铁，镍、钴的居里点分别是1043K、631K和1393K。 由居里温度的定义可知要测定铁磁物质的居里温度，其测定装置必须具备三个功能：提供使样品磁化的磁场；判断铁磁性是否消失的判断装置；测量铁磁物质磁性消失时所对应温度的测量装置。以上三个功能由图5所示的系统装置实现。

图5

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