Составители:
Рубрика:
3
2. Убедитесь, что установка заземлена, поскольку в ней имеется опасное для жизни напряжение.
3. Получите у преподавателя номера заданий (не менее трех) и выберите по таблице 1 значения токов I
Н
,
протекающих через датчик Холла и электромагнит I
Э
.
Таблица 1
№№
заданий
I
Н
,mA I
Э
,mA
1 0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5
2 1.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
3 1.5 1.5 3.0 4.0 5.0 6.0
4 2.0 2.0 3.5 4.5 5.5 6.5
5 2.5 2.5 4.0 5.0 6.0 7.0
6 3.0 3.0 4.5 5.5 6.5 7.5
7 3.5 3.5 5.0 6.0 7.0 8.0
8 4.0 4.0 5.5 6.5 7.5 8.5
9 4.5 4.5 6.0 7.0 8.0 9.0
10 5.0 5.0 6.5 7.5 8.5 9.5
4. Установите необходимую полярность источников питания для датчика Холла и электромагнитов нажатием на
соответствующие кнопки.
5. Задайте по модулю одно из указанных преподавателем значений тока I
Н
, протекающего через датчик Холла.
6. Измерьте поперечную разность потенциалов ∆φ
0
, вызванную ассиметрией расположения электродов (ток в
цепи электромагнита равен нулю).
7. Установите указанные в таблице значения токов I
Э
, протекающих через электромагнит и определите
соответствующие им разности потенциалов ∆φ
i
.
8. Вычислите э.д.с. Холла для каждого значения тока, протекающего через электромагнит ∆φ
B
= ∆φ
i
- ∆φ
0.
Измерения проведите при обоих направлениях тока, протекающего через электромагнит.
9. Проведите измерения холловской разности потенциалов по п. 6-8 для остальных значений токов,
протекающих через датчик Холла.
10. Повторите все измерения не менее трех раз и определите средние значения полученных величин.
11. Вид таблицы для занесения экспериментальных результатов разработайте самостоятельно.
12. Для
каждого значения тока, протекающего через электромагнит рассчитайте величину магнитного поля В.
13. Постройте на графике семейство характеристик ∆φ
В
(I
Н
) = f(В) и определите угловые коэффициенты этих
зависимостей, используя метод наименьших квадратов. Из сопоставления линейной зависимости y
1
= kx
1
и
уравнения (4) получим y
1
= ∆φ, x
1
= B, k = RI
H
/d
14. Постройте график зависимости угловых коэффициентов k
i
от величин токов, протекающих через датчик
Холла (I
Н
)
i
и определите угловой коэффициент этой зависимости, используя метод наименьших квадратов.
Из сопоставления линейной зависимости y = Ax и соотношения k = RI
H
/d получим y = k, x = I
H
, A = R/d.
15. По угловому коэффициенту А определите величину постоянной Холла.
16. Результат запишите в виде R = <R>
±
S
<R>
.
17. По найденной величине постоянной Холла определите концентрацию носителей тока.
18. Число витков катушки электромагнита N, длина намотки L и высота датчика Холла d указаны на верхней
поверхности измерительной установки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие вещества называются диэлектриками, проводниками, полупроводниками? Чем объясняется различие их
электрических свойств? Объясните механизм проводимости в металлах и полупроводниках. Как зависит от
температуры проводимость проводников и полупроводников?
2. Чему равна и как направлена сила, действующая на отрицательный электрический заряд, движущийся в
магнитном поле?
3. Чему равна работа силы Лоренца
при движении протона в магнитном поле? Ответ объяснить.
4. Что такое эффект Холла? Механизм его возникновения. От чего зависит поперечная разность потенциалов?
Рассмотрите эффект Холла в беспримесных полупроводниках.
5. Выведите расчетные формулы для определения концентрации, подвижности носителей заряда и для
проводимости вещества.
3
2. Убедитесь, что установка заземлена, поскольку в ней имеется опасное для жизни напряжение.
3. Получите у преподавателя номера заданий (не менее трех) и выберите по таблице 1 значения токов I Н,
протекающих через датчик Холла и электромагнит IЭ.
Таблица 1
№№
IН,mA IЭ,mA
заданий
1 0.5 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5
2 1.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
3 1.5 1.5 3.0 4.0 5.0 6.0
4 2.0 2.0 3.5 4.5 5.5 6.5
5 2.5 2.5 4.0 5.0 6.0 7.0
6 3.0 3.0 4.5 5.5 6.5 7.5
7 3.5 3.5 5.0 6.0 7.0 8.0
8 4.0 4.0 5.5 6.5 7.5 8.5
9 4.5 4.5 6.0 7.0 8.0 9.0
10 5.0 5.0 6.5 7.5 8.5 9.5
4. Установите необходимую полярность источников питания для датчика Холла и электромагнитов нажатием на
соответствующие кнопки.
5. Задайте по модулю одно из указанных преподавателем значений тока IН, протекающего через датчик Холла.
6. Измерьте поперечную разность потенциалов ∆φ0, вызванную ассиметрией расположения электродов (ток в
цепи электромагнита равен нулю).
7. Установите указанные в таблице значения токов IЭ, протекающих через электромагнит и определите
соответствующие им разности потенциалов ∆φi.
8. Вычислите э.д.с. Холла для каждого значения тока, протекающего через электромагнит ∆φB= ∆φi - ∆φ0.
Измерения проведите при обоих направлениях тока, протекающего через электромагнит.
9. Проведите измерения холловской разности потенциалов по п. 6-8 для остальных значений токов,
протекающих через датчик Холла.
10. Повторите все измерения не менее трех раз и определите средние значения полученных величин.
11. Вид таблицы для занесения экспериментальных результатов разработайте самостоятельно.
12. Для каждого значения тока, протекающего через электромагнит рассчитайте величину магнитного поля В.
13. Постройте на графике семейство характеристик ∆φВ(IН) = f(В) и определите угловые коэффициенты этих
зависимостей, используя метод наименьших квадратов. Из сопоставления линейной зависимости y1= kx1 и
уравнения (4) получим y1= ∆φ, x1= B, k = RIH/d
14. Постройте график зависимости угловых коэффициентов ki от величин токов, протекающих через датчик
Холла (IН)i и определите угловой коэффициент этой зависимости, используя метод наименьших квадратов.
Из сопоставления линейной зависимости y = Ax и соотношения k = RIH/d получим y = k, x = IH, A = R/d.
15. По угловому коэффициенту А определите величину постоянной Холла.
16. Результат запишите в виде R = ± S.
17. По найденной величине постоянной Холла определите концентрацию носителей тока.
18. Число витков катушки электромагнита N, длина намотки L и высота датчика Холла d указаны на верхней
поверхности измерительной установки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие вещества называются диэлектриками, проводниками, полупроводниками? Чем объясняется различие их
электрических свойств? Объясните механизм проводимости в металлах и полупроводниках. Как зависит от
температуры проводимость проводников и полупроводников?
2. Чему равна и как направлена сила, действующая на отрицательный электрический заряд, движущийся в
магнитном поле?
3. Чему равна работа силы Лоренца при движении протона в магнитном поле? Ответ объяснить.
4. Что такое эффект Холла? Механизм его возникновения. От чего зависит поперечная разность потенциалов?
Рассмотрите эффект Холла в беспримесных полупроводниках.
5. Выведите расчетные формулы для определения концентрации, подвижности носителей заряда и для
проводимости вещества.
