Opis ćwiczenia

1. Badanie zależności indukcji magnet. B od natężenia prądu zasilania elektromagnesu I_Z..

2. Badanie zależności napięcia Halla od indukcji magnetycznej.

3. Badanie zależności indukcji magnetycznej od szerokości szczeliny między nabiegunnikami elektromagnesu.

4. Badanie zależności indukcji magnetycznej od położenia hallotronu na powierzchni nabiegunników.

Ad. 1.)

Po ustawieniu szerokości szczeliny elektromagnesu na 12 [mm] przy pomocy miliweberomierza mierzono wartość indukcji magnetycznej w szczelinie dla 3 wartości prądu zasilania elektromagnesu. Obliczeń dokonywano używając wzoru wykorzystując obrót cewki włożonej między nabiegunniki, (gdzie d₁ i d₀ są końcowym i początkowym położeniem wskazówki miliweberomierza, stała k = 10^-4 Wb/działkę, stała cewki 2NS = 0,01m² ).

Ad 2).

Przy cechowaniu hallotronu użyto elektromagnesu o identycznie ustawionej szczelinie. Przy pomocy sondy półprzewodnikowej mierzono napięcie Halla dla różnych wartości prądu. Pomiarów dokonywano dwa razy: po włożeniu sondy między nabiegunniki i drugi po obrocie o 180⁰ i włożeniu między nabiegunniki. Różnice powstałe między U_H1 i U_H2 wiążą się z obecnością napięcia niezrównoważonego ΔU_R. Wartość średnią U_H obliczamy według wzoru :

U_H = ( U_H1 + U_H2 )/2

Napięcie niezrównoważenia wynosi : ΔU_R = 0,3 - 0,4 mV

Prąd sterujący hallotron : I_s = 7,72 mA

Następnie sporządzamy wykres f(B)=B*k_h*I_z . Jest to zależność liniowa.

Wykres ten opisany jest liniową zależnością : U_H = k_H I_SB. (I_S = const). Dla uproszczenia zapiszemy to jako: y = f (x) = ax +b , gdzie y = U_H , x = I_SB, a = k_H (współczynnik nachylenia tej prostej).

Korzystaliśmy ze wzorów :

x_śr=(1/n)Sx_i y_śr=(1/n)Sy_i (n=3-ilość pomiarów)

D=S(x_i-x_śr)²

a=Sy_i(x_i-x_śr)/D b=y_śr-ax_śr

Dy= (odchyl. standardowe), Da=

Z naszych pomiarów wyznaczamy:

xśr=0,8501

yśr=3,469

D=0,9482

a =	4,197
b =	-0,099
Dy =	0,23
Da =	0,243

Ostatecznie otrzymujemy wartość stałej Halla:

k_H = 4,19 [mV/mA*T]

z błędem: Dk_H = 0,24 [mV/mA*T]

Ad. 3.)

Prąd zasilania elektromagnesu I_z ustawiamy na 2A. Prąd sterujący hallotronu I_s ustawiamy jak wyżej na 7,61A. Kolejno zwiększamy odległość między nabiegunnikami i wykorzystując wcześniej wyznaczoną stałą Halla k_H wyznaczamy wartość indukcji magnetycznej B ze wzoru: B =

Zależność funkcyjną indukcji magnetycznej od szerokości szczeliny przedstawia wykres :

Wnioski: Przy stałym prądzie zasilania elektromagnesu I_Z i stałym prądzie sterującym hallotron I_S , wraz ze wzrostem szerokości szczeliny indukcja magnetyczna maleje logarytmicznie.

Ad. 4) W doświadczeniu dokonywaliśmy pomiaru odległości od krawędzi nabiegunnika za pomocą suwmiarki a następnie dokonywaliśmy w tym miejscu odczytu wartości napięcia Halla na woltomierzu . Podobnie jak w poprzednich doświadczeniach odczytywaliśmy dwie wartości napięcia , aby można było obliczyć wartość średnią uwzględniającą napięcie niezrównoważenia . W ten sposób otrzymaliśmy zależność indukcji magnetycznej elektromagnesu od położenia czujnika na powierzchni nabiegunników.

Sposób prowadzenia pomiarów odległości od krawędzi opisuje rysunek:

Wnioski :

Jak widać z powyższego wykresu wartość indukcji magnetycznej elektromagnesu jest największa na środku nabiegunników . Prowadząc poprzednie doświadczenia wskazane więc by było , aby wszystkie pomiary były przeprowadzone w tym właśnie punkcie.

WNIOSKI Z DOŚWIADCZENIA:

Przeprowadzając doświadczenie mogliśmy stwierdzić, że pomiar pola magnetycznego wygodniej jest dokonywać za pomocą halotronu, niż za pomocą miliweberomierza. Mierząc wartość napięcia halla zauważyliśmy, że wartość napięcia różni się o wartość 0.3-0.4 mV zależnie od ułożenia halotronu między nabiegunnikami. Jest to tzw. napięcie niezrównoważenia . Napięcie to pojawia się natychmiast po włączeniu halotronu. Jego źródłem jest nierównomierne rozłożenie gęstości prądu sterowania przepływającego przez płytkę halotronu, nieidealne mocowanie elektrod do płytki halotronu, „pływające zero” zasilacza oraz miernika, indukcyjności oraz pojemności wprowadzane przez przewody zasilające.Możemy także powiedzieć o niewielkim wpływie pola magnetycznego Ziemi.

---