Sprawozdanie z Fizyki
AUTOR: Jacek Szajer
Wydział IZ
Informatyka, I rok
DATA WYKONANIA: 24.10.1996r.
NUMER ĆWICZENIA: 57
TEMAT: Badanie efektu Halla - pomiar pola magnetycznego hallotronem.
PRZYRZĄDY:
Elektromagnest EL-01
Autotransformator
Zasilacz elektromagnesu ZT-980-4
Woltomierz cyfrowy V530
Miliamperomierz LM-1 (klasa 0,5)
Miliamperomierz LM-3 (klasa 0,5)
Zasilacz ZT-980-3
Hallotron
Przystawka hallotronu
UKŁADY POMIAROWE:
Układ 1. Schemat zasilania elektromagnesu.
Układ 2. Schemat zasilania hallotronu.
TABELE:
Tabela 1. Pomiar UH=f(B).
Lp. |
B [T] |
UH [V] |
γ |
Δγ |
δγ [%] |
n |
Δn |
δn [%] |
1. |
0,10 |
0,0552 |
110,4 |
3,3 |
3,0% |
5,7E+20 |
4,5E+19 |
8,0% |
2. |
0,15 |
0,0817 |
108,9 |
3,2 |
2,9% |
5,7E+20 |
4,5E+19 |
7,9% |
3. |
0,20 |
0,1146 |
114,6 |
3,3 |
2,9% |
5,5E+20 |
4,3E+19 |
7,9% |
4. |
0,25 |
0,1401 |
112,1 |
3,2 |
2,9% |
5,6E+20 |
4,4E+19 |
7,9% |
5. |
0,30 |
0,1652 |
110,1 |
3,2 |
2,9% |
5,7E+20 |
4,5E+19 |
7,9% |
6. |
0,35 |
0,2000 |
114,3 |
3,3 |
2,9% |
5,5E+20 |
4,3E+19 |
7,9% |
7. |
0,40 |
0,2230 |
111,5 |
3,2 |
2,8% |
5,6E+20 |
4,4E+19 |
7,8% |
8. |
0,45 |
0,2485 |
110,4 |
3,1 |
2,8% |
5,7E+20 |
4,4E+19 |
7,8% |
9. |
0,50 |
0,2765 |
110,6 |
3,1 |
2,8% |
5,7E+20 |
4,4E+19 |
7,8% |
gdzie:
B - indukcja magnetyczna
UH - napięcie Halla
γ - czułość hallotronu
Δγ - błąd bezwzględny czułości hallotronu
δγ - błąd względny czułości hallotronu
n - koncentracja elektronów swobodnych w płytce
Δn - błąd bezwzględny n
δn - błąd względny n
Tabela 2. Pomiar UH=f(IS).
Lp. |
IS [mA] |
UH [V] |
γ |
Δγ |
δγ [%] |
n |
Δn |
δn [%] |
1. |
1,0 |
0,0529 |
105,8 |
6,3 |
6,0% |
5,9E+20 |
6,5E+19 |
11,0% |
2. |
1,5 |
0,0824 |
109,9 |
5,1 |
4,7% |
5,7E+20 |
5,5E+19 |
9,7% |
3. |
2,0 |
0,1104 |
110,4 |
4,4 |
4,0% |
5,7E+20 |
5,1E+19 |
9,0% |
4. |
2,5 |
0,1393 |
111,4 |
4,0 |
3,6% |
5,6E+20 |
4,8E+19 |
8,6% |
5. |
3,0 |
0,1660 |
110,7 |
3,7 |
3,4% |
5,6E+20 |
4,7E+19 |
8,4% |
6. |
3,5 |
0,1956 |
111,8 |
3,5 |
3,2% |
5,6E+20 |
4,6E+19 |
8,2% |
7. |
4,0 |
0,2225 |
111,3 |
3,4 |
3,0% |
5,6E+20 |
4,5E+19 |
8,0% |
8. |
4,5 |
0,2524 |
112,2 |
3,3 |
2,9% |
5,6E+20 |
4,4E+19 |
7,9% |
9. |
5,0 |
0,2773 |
110,9 |
3,1 |
2,8% |
5,6E+20 |
4,4E+19 |
7,8% |
gdzie:
IS - prąd sterujący hallotronu
reszta j.w.
WYKORZYSTANE WZORY:
PRZYKŁADY OBLICZEŃ:
Przykładowe obliczenia dla pozycji 6 z tab.2:
WYKRESY:
Wykres 1. UH=f(B)
Wykres 2. UH=f(IS)
DYSKUSJA BŁĘDÓW:
Błąd napięcia Halla obliczono korzystając z danych miernika cyfrowego. ΔIS obliczono znając klasę i zakres przyrządu. Przyjęto, że e, czyli wielkość ładunku elelmentarnego jest wyznaczona nieskończenie dokładnie, stąd δe=0. Pozostałe błędy były podane w instrukcji do ćwiczenia.
WNIOSKI:
Patrząc na otrzymane wykresy łatwo zauważyć, że bardziej poprawny jest wykres UH=f(IS), jest on bardziej zbliżony do lini prostej. Pofalowanie drugiego wykresu spowodowane było dodatkowym błędem wywołanym niedokładnym odczytywaniem zależności B=f(Im) z załączonego do instrukcji wykresu (lub załączony wykres był niedokładnie wykonany). Ogólnie jednak w obu przypadkach otrzymano wyniki zbliżone do stanu faktycznego