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实验报告
实验题目: 声速的测量
实验目的:了解超声波的产生,发射和接收的方法,用干涉法和相位法测声速.
实验内容
1 测量实验开始时室温.
2 驻波法
(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.
(2)将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器接接收端.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.
(3)通过示波器观察讯号幅度,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使讯号极大的位置,在极大值附近应该使用微调,即固定移动尺螺丝,使用微调螺母调整.
(4)从该极大位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次讯号幅度极大(波腹)时游标的读数,共12个值.
3 相位法
(1) 将超声声速测定仪的两个压电陶瓷换能器靠在一起,检查两表面是否水平.如果不水平将其调平.
(2) 将函数信号发生器接超声声速测定仪的发射端,示波器的CH1接在接收端,CH2接在发射端.选择CH1,CH2的X-Y叠加.函数信号发生器选择正弦波,输出频率在300HZ左右,电压在10-20V.
(3) 通过示波器观察李萨如图形,调整移动尺改变测定仪两端的距离找到使图形为一条斜率为正的直线的位置.
(4)从该位置开始,朝一个方向移动移动尺,依次记下每次图形是斜率为正的直线时游标的读数,共10个值.
4 测量实验结束时室温,与开始时室温取平均值作为温度t.收拾仪器,整理实验台.
5 对上面两组数据,分别用逐差计算出l,然后算出声速v,并计算不确定度.与通过t计算出的理论值计算相对误差.
数据处理
1 理论计算
实验开始时温度23.0℃,实验结束时温度21.8℃,所以认为实验时温度t=22.4℃.
根据理论值计算
2 驻波法
游标读数
(mm)
95.42
100.50
105.70
110.66
115.88
120.90
126.16
131.34
136.20
141.44
146.52
151.60
逐差=3(mm)
30.74
30.84
30.50
30.78
30.64
30.70
相邻游标相减的2倍=i(mm)
10.16
10.40
9.88
10.44
10.04
10.52
10.36
9.72
10.48
10.16
10.16
标准差
的A类不确定度
查表得:当n=11,P=0.95时,=2.26.
因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定
查表得,当P=0.95时,=1.96.
所以的不确定度
选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度.
声速
对,有不确定度传递公式:
空气中的声速v=(350.99±1.20)m/s (P=0.95)
相对误差=
3 相位法
游标读数
(mm)
110.80
121.04
131.14
141.36
151.58
161.72
171.88
182.02
192.10
202.26
逐差=5(mm)
50.92
50.84
50.88
50.74
50.68
相邻游标相减=i(mm)
10.24
10.10
10.22
10.22
10.14
10.16
10.14
10.08
10.16
标准差
的A类不确定度
查表得:当n=9,P=0.95时,=2.26.
因为是用类似游标卡尺的仪器测量的,所以B类不确定度
查表得,当P=0.95时,=1.96.
所以的不确定度
选取声波输出频率为34.3KHz,已知不确定度
声速
对,有不确定度传递公式:
空气中的声速v=(348.57±1.09)m/s (P=0.95)
相对误差=
误差分析:
1 仪器本身的系统误差和由于老化引起的误差.
2 室温在实验过程中是不断变化的.
3 无论是驻波法中在示波器上找极大值,还是相位法在示波器上找斜率为正的直线,都是测量者主观的感觉,没有精确测量.
思考题
1 固定两换能器的距离改变频率,以求声速,是否可行
答:不可行.因为在声速一定时,频率改变了,波长也会随之改变.所以无法同时测量出频率和波长,也就无法求出声速.

不对

实验报告要点 

一、扉页 

并非所有的实验报告都有标题页，但是如果讲师想要标题页，那么它应该是一个单独的页面，包括：实验的题目、自己的名字和实验室伙伴的名字、导师的名字、进行实验或提交报告的日期。 

二、标题 

标题写着做了什么。它应该简短，并描述实验或调查的要点。

三、介绍 

通常情况下介绍是解释实验室目标或目的的一个段落。用一句话陈述假设。有时介绍可能包含背景信息，简要总结实验是如何进行的，陈述实验的发现，并列出调查的结论。

四、步骤

描述在调查过程中完成的步骤。要足够详细，任何人都可以阅读这一部分并复制实验。提供一个图表来描述实验设置可能会有所帮助。

五、数据 

从过程中获得的数字数据通常以表格的形式呈现。数据包括进行实验时记录的内容。 

六、结果 

用语言描述数据的含义。有时“结果”部分会与“讨论”部分结合在一起。 

七、讨论或分析 

数据部分包含数字，“分析”部分包含根据这些数字进行的任何计算。这是解释数据和确定假设是否被接受的地方，也是讨论在进行调查时可能犯的任何错误的地方。

八、结论 

大多数情况下，结论是一个段落，总结了实验中发生的事情，假设是被接受还是被拒绝，以及这意味着什么。 

九、图形和图表 

图表和图形都必须标有描述性的标题。在图表上标注轴，确保包含测量单位。一定要参考报告正文中的图和图表。

十、参考 

如果研究是基于别人的文献，或者引用了需要文档的事实，那么应该列出这些参考文献。

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物理实验报告
一、实验名称： 霍尔效应原理及其应用
二、实验目的：
1、了解霍尔效应产生原理；
2、测量霍尔元件的 、 曲线，了解霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间的关系；
3、学习用霍尔元件测量磁感应强度的原理和方法，测量长直螺旋管轴向磁感应强度 及分布；
4、学习用对称交换测量法（异号法）消除负效应产生的系统误差。
三、仪器用具：YX-04型霍尔效应实验仪（仪器资产编号）
四、实验原理：
1、霍尔效应现象及物理解释
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力 作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。对于图1所示。
半导体样品，若在x方向通以电流 ，在z方向加磁场 ，则在y方向即样品A、A′电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的电场 ，电场的指向取决于样品的导电类型。显然，当载流子所受的横向电场力 时电荷不断聚积，电场不断加强，直到 样品两侧电荷的积累就达到平衡，即样品A、A′间形成了稳定的电势差（霍尔电压） 。
设 为霍尔电场， 是载流子在电流方向上的平均漂移速度；样品的宽度为 ，厚度为 ，载流子浓度为 ，则有：
（1－1）
因为 ， ，又根据 ，则
（1－2）
其中 称为霍尔系数，是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出 、 以及知道 和 ，可按下式计算 ：
（1－3）
（1—4）
为霍尔元件灵敏度。根据RH可进一步确定以下参数。
（1）由 的符号（霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所示的 和 的方向（即测量中的＋ ，＋ ），若测得的 ＜0（即A′的电位低于A的电位），则样品属N型，反之为P型。
（2）由 求载流子浓度 ，即 。应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的。严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理学》）。
（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率 。电导率 与载流子浓度 以及迁移率 之间有如下关系：
（1－5）
2、霍尔效应中的副效应及其消除方法
上述推导是从理想情况出发的，实际情况要复杂得多。产生上述霍尔效应的同时还伴随产生四种副效应，使 的测量产生系统误差，如图2所示。
（1）厄廷好森效应引起的电势差 。由于电子实际上并非以同一速度v沿y轴负向运动，速度大的电子回转半径大，能较快地到达接点3的侧面，从而导致3侧面较4侧面集中较多能量高的电子，结果3、4侧面出现温差，产生温差电动势 。可以证明 。 的正负与 和 的方向有关。
（2）能斯特效应引起的电势差 。焊点1、2间接触电阻可能不同，通电发热程度不同，故1、2两点间温度可能不同，于是引起热扩散电流。与霍尔效应类似，该热扩散电流也会在3、4点间形成电势差 。若只考虑接触电阻的差异，则 的方向仅与磁场 的方向有关。
（3）里纪-勒杜克效应产生的电势差 。上述热扩散电流的载流子由于速度不同，根据厄廷好森效应同样的理由，又会在3、4点间形成温差电动势 。 的正负仅与 的方向有关，而与 的方向无关。
（4）不等电势效应引起的电势差 。由于制造上的困难及材料的不均匀性，3、4两点实际上不可能在同一等势面上，只要有电流沿x方向流过，即使没有磁场 ，3、4两点间也会出现电势差 。 的正负只与电流 的方向有关，而与 的方向无关。
综上所述，在确定的磁场 和电流 下，实际测出的电压是霍尔效应电压与副效应产生的附加电压的代数和。可以通过对称测量方法，即改变 和磁场 的方向加以消除和减小副效应的影响。在规定了电流 和磁场 正、反方向后，可以测量出由下列四组不同方向的 和 组合的电压。即：
， ：
， ：
， ：
， ：
然后求 ， ， ， 的代数平均值得：

通过上述测量方法，虽然不能消除所有的副效应，但 较小，引入的误差不大，可以忽略不计，因此霍尔效应电压 可近似为
（1－6）
3、直螺线管中的磁场分布
1、以上分析可知，将通电的霍尔元件放置在磁场中，已知霍尔元件灵敏度 ，测量出 和 ，就可以计算出所处磁场的磁感应强度 。
（1－7）
2、直螺旋管离中点 处的轴向磁感应强度理论公式：
（1－8）
式中， 是磁介质的磁导率， 为螺旋管的匝数， 为通过螺旋管的电流， 为螺旋管的长度， 是螺旋管的内径， 为离螺旋管中点的距离。
X=0时，螺旋管中点的磁感应强度
（1－9）
五、 实验内容：
测量霍尔元件的 、 关系；
1、将测试仪的“ 调节”和“ 调节”旋钮均置零位（即逆时针旋到底），极性开关选择置“0”。
2、接通电源，电流表显示“0.000”。有时， 调节电位器或 调节电位器起点不为零，将出现电流表指示末位数不为零，亦属正常。电压表显示“0.0000”。
3、测定 关系。取 ＝900mA，保持不变；霍尔元件置于螺旋管中点（二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐）。顺时针转动“ 调节”旋钮， 依次取值为1.00，2.00，…，10.00mA，将 和 极性开关选择置“＋” 和“－”改变 与 的极性，记录相应的电压表读数 值，填入数据记录表1。
4、以 为横坐标， 为纵坐标作 图，并对 曲线作定性讨论。
5、测定 关系。取 =10 mA ,保持不变；霍尔元件置于螺旋管中点（二维移动尺水平方向14.00cm处与读数零点对齐）。顺时针转动“ 调节”旋钮， 依次取值为0，100，200，…，900 mA，将 和 极性开关择置“＋” 和“－”改变 与 的极性，记录相应的电压表读数 值，填入数据记录表2。
6、以 为横坐标， 为纵坐标作 图，并对 曲线作定性讨论。
测量长直螺旋管轴向磁感应强度
1、取 =10 mA， ＝900mA。
2、移动水平调节螺钉，使霍尔元件在直螺线管中的位置 （水平移动游标尺上读出），先从14.00cm开始，最后到0cm点。改变 和 极性，记录相应的电压表读数 值，填入数据记录表3，计算出直螺旋管轴向对应位置的磁感应强度 。
3、以 为横坐标， 为纵坐标作 图，并对 曲线作定性讨论。
4、用公式（1－8）计算长直螺旋管中心的磁感应强度的理论值，并与长直螺旋管中心磁感应强度的测量值 比较，用百分误差的形式表示测量结果。式中 ,其余参数详见仪器铭牌所示。
六、 注意事项：
1、为了消除副效应的影响，实验中采用对称测量法，即改变 和 的方向。
2、霍尔元件的工作电流引线与霍尔电压引线不能搞错；霍尔元件的工作电流和螺线管的励磁电流要分清，否则会烧坏霍尔元件。
3、实验间隙要断开螺线管的励磁电流 与霍尔元件的工作电流 ，即 和 的极性开关置0位。
4、霍耳元件及二维移动尺容易折断、变形，要注意保护，应注意避免挤压、碰撞等，不要用手触摸霍尔元件。
七、 数据记录：KH=23.09，N=3150匝，L=280mm,r=13mm
表1 关系 （ =900mA）
（mV） （mV） （mV） （mV）





1.00 0.28 -0.27 0.31 -0.30 0.29
2.00 0.59 -0.58 0.63 -0.64 0.61
3.00 0.89 -0.87 0.95 -0.96 0.90
4.00 1.20 -1.16 1.27 -1.29 1.23
5.00 1.49 -1.46 1.59 -1.61 1.54
6.00 1.80 -1.77 1.90 -1.93 1.85
7.00 2.11 -2.07 2.22 -2.25 2.17
8.00 2.41 -2.38 2.65 -2.54 2.47
9.00 2.68 -2.69 2.84 -2.87 2.77
10.00 2.99 -3.00 3.17 -3.19 3.09


表2 关系 （ =10.00mA）
（mV） （mV） （mV） （mV）






0 -0.10 0.08 0.14 -0.16 0.12
100 0.18 -0.20 0.46 -0.47 0.33
200 0.52 -0.54 0.80 -0.79 0.66
300 0.85 -0.88 1.14 -1.15 1.00
400 1.20 -1.22 1.48 -1.49 1.35
500 1.54 -1.56 1.82 -1.83 1.69
600 1.88 -1.89 2.17 -2.16 2.02
700 2.23 -2.24 2.50 -2.51 2.37
800 2.56 -2.58 2.84 -2.85 2.71
900 2.90 -2.92 3.18 -3.20 3.05
表3 关系 =10.00mA， =900mA

（mV） （mV） （mV） （mV） B ×10-3T





0 0.54 -0.56- 0.73 -0.74 2.88
0.5 0.95 -0.99 1.17 -1.18 4.64
1.0 1.55 -1.58 1.80 -1.75 7.23
2.0 2.33 2.37- 2.88 -2.52 10.57
4.0 2.74 -2.79 2.96 -2.94 12.30
6.0 2.88 -2.92 3.09 -3.08 12.90
8.0 2.91 -2.95 3.13 -3.11 13.10
10.0 2.92 -2.96 3.13 -3.13 13.10
12.0 2.94 -2.99 3.15 -3.06 13.20
14.0 2.96 -2.99 3.16 -3.17 13.3
八、 数据处理：（作图用坐标纸）
九、 实验结果：
实验表明：霍尔电压 与霍尔元件工作电流 、直螺线管的励磁电流 间成线性的关系。
长直螺旋管轴向磁感应强度：
B=UH/KH*IS=1.33x10-2T
理论值比较误差为: E=5.3%
十、问题讨论（或思考题）：

参考资料： 网站: http://ly17yun.lingd.net中有很多

⑴主题：该案例的核心理念，想反映什么问题，从最有收获、最有启发的角度确定主题。⑵背景：安全事件发生的环境和条件，如也可描述发生了哪些问题或困扰事件，以说明故事的发生是否有特别的原因或条件。⑶案例问题：围绕着主题的各种问题，这些问题能够阐述案例的主题，揭示各种困惑，链接有关理论，能够启发读者的讨论和反思。⑷情境与细节描述：环绕主题，对原始材料进行筛选、剪裁情节，有针对性地描写特定的内容，把关键细节写清楚，做到引人入胜。⑸教育结果：教育措施的即时效果，包括学生的反映和教师的感受等。⑹诠释与研究：多角度地解读和评析，回归到教育基本层面。⑺问题讨论：设计讨论作业单，供今后案例研究时其他教师讨论。

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