LAB57, Rados˙aw Miku˙a


Radosław Mikuła

Laboratorium z fizyki.

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 57.

Temat: BADANIE EFEKTU HALLA

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem Halla przez wyznaczanie charakterystyk U=f(B), U=f(IH) hallotronu.

2. Wstęp teoretyczny

Jeżeli płytkę hallotronu włączymy w obwód prądu stałego i umieścimy w polu magnetycznym, którego wektor indukcji B jest prostopadły do kierunku płytki i do kierunku płynącego prądu elektrycznego, to między punktami A i B wytworzy się różnica potencjałów UH, zwana napięciem Halla. Napięcie to powstaje w wyniku odchylenia elektronów poruszających się wzdłuż hallotronu, co spowodowane jest działającą ne nie siłą Lorentza FL = -e(VX × B), gdzie: e - ładunek elektronu, ,VX - prędkość elektronów poruszających się w płytce, B - indukcja magnetyczna. Powstające w wyniku tej siły napięcie Halla wyraża się wzorem UH = γIB gdzie: γ - czułość hallotronu, I - prąd płynący przez hallotron, B - indukcja. Bezpośrednio czułość hallotronu można wyznaczyć z zależności γ=UH/(IB), w której UH - napięcie Halla, Is - prąd płynący hallotron, B - indukcja.

3. Wyznaczane zależności UH=f(B)

Płytkę hallotronu umieszczamy pomiędzy biegunami elektromagnesu, ustalając stały prąd Is=5 [mA] płynący w obwodzie hallotronu. Zmieniając pośrednio wartość indukcji elektromagnetycznej B, odczytujemy napięcie Halla, czynność tę powtarzamy kilkukrotnie, tak aby uzyskać równomierne rozmieszczenie punktów pomiarowych.

Is=5 [mA]

B

ΔB

UH

ΔUH

γ

εγ

Δγ

Lp.

[T]

[T]

[V]

[V]

[V/AT]

[%]

[V/AT]

1

0.10

0.002

0.0512

0.0002

102.4

3.14

3.215

2

0.15

0.003

0.0745

0.0002

99.333

3.02

2.998

3

0.20

0.004

0.1125

0.0002

112.5

2.93

3.294

4

0.25

0.005

0.1425

0.0002

114

2.89

3.295

5

0.30

0.006

0.1766

0.0002

173.733

2.86

3.371

6

0.35

0.007

0.2064

0.0002

117.943

2.85

3.358

7

0.40

0.008

0.2135

0.0002

106.75

2.84

3.036

8

0.45

0.009

0.2550

0.0002

113.333

2.83

3.206

9

0.50

0.010

0.2860

0.0002

114.4

2.82

3.226

Przykładowe obliczenia:

Błędy pomiaru indukcji (względny i bezwzględny):

Błąd bezwzględny pomiaru napięcia Halla:

Błąd bezwzględny pomiaru prądu Is:

Czułość hallotronu:

Błąd względny pomiaru czułości hallotronu (policzony z różniczki logarytmicznej):

Błąd bezwzględny pomiaru czułości hallotronu:

0x01 graphic

Zależność U=f(B).

4. Wyznaczanie zależności UH=f(Is)

Ustalając stałą wartość indukcji magnetycznej B zmieniamy prąd Is płynący przez hallotron, odczytując każdorazowo wartość napięcia Halla UH.

Wartości stałe:

B = 0.5 [T]

ΔB/B = 2 [%]

d = 0.0001 [m]

Δd/d = 5 [%]

e = 1.6 * 10-19 [C]

UH

ΔUH

Is

ΔIs

γ

εγ

Δγ

n

εn

Δn

Lp.

[V]

[V]

[mA]

[mA]

[V/AT]

[%]

[V/AT]

[m-3]

[%]

[m-3]

1

0.0586

0.0002

1.0

0.0375

117.2

2.35

2.75

5.333*1020

7.35

3.917*1019

2

0.0886

0.0002

1.5

0.0375

118.13

2.29

2.63

5.291*1020

7.29

3.824*1019

3

0.1172

0.0002

2.0

0.0375

117.2

2.17

2.55

5.333*1020

7.17

3.825*1019

4

0.1452

0.0002

2.5

0.0375

116.16

2.14

2.48

5.381*1020

7.14

3.841*1019

5

0.1719

0.0002

3.0

0.0375

114.60

2.12

2.43

5.454*1020

7.12

3.882*1019

6

0.2014

0.0002

3.5

0.0375

115.09

2.10

2.42

5.431*1020

7.10

3.856*1019

7

0.2254

0.0002

4.0

0.0375

112.7

2.09

2.35

5.546*1020

7.09

3.932*1019

8

0.2665

0.0002

4.5

0.0375

118.44

2.07

2.46

5.277*1020

7.08

3.734*1019

9

0.2777

0.0002

5.0

0.0375

111.08

2.07

2.30

5.627*1020

7.07

3.980*1019

Przykładowe obliczenia:

Błąd bezwzględny pomiaru napięcia:

Błąd bezwzględny pomiaru prądu:

Czułość hallotronu:

Błąd względny wyznaczania czułości hallotronu (z różniczki logarytmicznej):

Błąd bezwzględny wyznaczania czułości hallotronu:

Koncentracja nośników swobodnych:

Błąd względny wyznaczania koncentracji nośników swobodnych (z różniczki logarytmicznej):

Błąd bezwzględny wyznaczania koncentracji nośników swobodnych:

5. Wnioski

W rzeczywistych warunkach pracy hallotronu zachodzi konieczność korekcji napięcia asymetrii pierwotnej układu wynikającej z nieidealnej współliniowości elektrod hallowskich. Kompensacji tego napięcia dokonuje się zmiennym rezystorem R. Ze względu na małą wydajność prądową hallotronu do pomiaru napięcia stosowaliśmy woltomierz o dużej rezystancji wejściowej (cyfrowy).

0x01 graphic

Zależność U=f(I).



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
LAB25 4, Rados˙aw Miku˙a
LAB79, Rados˙aw Miku˙a
Prawo patentowe fiku miku
12, Cwiczenie 12 f, Rados?aw R?j
Praca magisterska Rados�aw Smoczy�ski
89, CWI89, Rados˙aw Paliszkiewicz
Fizyka5 2, Rados˙aw SULEJ
Prawo patentowe fiku miku
Miku Hatsune World is Mine
MIKU HATSUNE RIP RELEASE
MIKU$ ~3 DOC
MIKU$ ~5 DOC
Radość jest modlitwą
MIKU$ ~8 DOC
[080504] Agnieszka Miku, Jol Trzy s owa przy sobie nos
MIKU$ ~4 (2) DOC
Miku Hatsune Electric Angel
Miku Hatsune Love is War

więcej podobnych podstron