POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI
|
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 56_57 |
ROBERT MRÓZ
|
TEMAT: Pomiar indukcji magnety - cznej za pomocą fluksometru. Badanie efektu Halla. |
Wydział: Mechaniczny Rok: 2
|
DATA: 31.10.1997 OCENA: |
EFEKT HALLA
Jeżeli płytkę z metalu lub półprzewodnika włączymy w obwód [prądu stałego i umieścimy w polu magnetycznym, którego wektor indukcji B jest prostopadły do powierzchni płytki i do kierunku płynącego prądu elektrycznego, to między punktami na bocznych powierzchniach płytki wytworzy się różnica potencjałów UH, zwana napięciem Halla.
Gęstość prądu płynącego przez płytkę określona jest wzorem
j = e n vx
Natężenie prądu I można określić jako iloczyn gęstości prądu i powierzchni S prostopadłej do kierunku wektora gęstości prądu j, zatem
I = e n vx S.
W obecności pola magnetycznego o indukcji B, na elektrony poruszające się w tym polu z prędkością vx, działa siła Lorentza
FL = -e (vx B).
Wzór określający napięcie Halla ma postać
UH = I B,
w którym
gdzie d - wysokość płytki.
Mierząc natężenie prądu I płynącego przez płytkę, napięcie Halla UH oraz znając współczynnik , można wyznaczyć indukcję magnetyczną B. Urządzenie służące do wyznaczania indukcji magnetycznej nazywa się hallotronem, współczynnik zaś czułością hallotronu.
2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.
Pomiar indukcji magnetycznej za pomocą fluksometru,
Wyznaczenie zależności napięcia Halla od indukcji magnetycznej UH = f (B),
Wyznaczenie zależności napięcia Halla od prądu sterującego UH = f (Is).
3. POMIAR INDUKCJI MAGNETYCZNEJ .
Tabela pomiarowa
I |
I |
I |
F |
Śr F |
DF |
dF |
B |
B |
B |
A |
A |
% |
mWb |
mWb |
mWb |
% |
mT |
mT |
% |
0,5 |
0,04 |
8,0 |
1,1 1,2 1,1 |
1,13 |
0,2 |
17,7 |
60 |
11,82 |
19,95 |
1,0 |
0,04 |
4,0 |
2,3 2,3 2,3 |
2,3 |
0,2 |
8,7 |
122 |
13,36 |
10,95 |
1,5 |
0,04 |
2,7 |
3,6 3,6 3,6 |
3,6 |
0,2 |
5,6 |
191 |
14,99 |
7,85 |
2,0 |
0,04 |
2,0 |
4,7 4,7 4,7 |
4,7 |
0,2 |
4,2 |
250 |
16,12 |
6,45 |
2,5 |
0,04 |
1,6 |
5,7 5,7 5,7 |
5,7 |
0,2 |
3,5 |
303 |
17,42 |
5,75 |
3,0 |
0,04 |
1,3 |
6,6 6,6 6,6 |
6,6 |
0,2 |
3,0 |
351 |
18,43 |
5,25 |
3,5 |
0,04 |
1,1 |
7,4 7,3 7,3 |
7,33 |
0,2 |
2,7 |
390 |
19,30 |
4,95 |
4,0 |
0,04 |
1,0 |
7,9 8,1 8,0 |
8,0 |
0,2 |
2,5 |
425 |
20,19 |
4,75 |
WZORY I OBLICZENIA
4. WYZNACZANIE ZALEŻNOŚCI NAPIĘCIA HALLA OD INDUKCJI MAGNETYCZNEJ.
TABELE POMIAROWE
WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI UH = f (B)
IS = const
B |
IM |
IM |
UH |
UH |
|
Dg |
T |
mA |
mA |
V |
V |
|
|
0,10 |
30 |
0,8 |
-0,0578 |
0,0001 |
|
|
0,15 |
41 |
0,8 |
-0,0782 |
0,0001 |
|
|
0,20 |
59 |
0,8 |
-0,1073 |
0,0001 |
|
|
0,25 |
74 |
0,8 |
-0,1358 |
0,0001 |
|
|
0,30 |
90 |
0,8 |
-0,1657 |
0,0001 |
|
|
0,35 |
104 |
0,8 |
-0,1903 |
0,0001 |
|
|
0,40 |
118 |
0,8 |
-0,2164 |
0,0001 |
|
|
0,45 |
132 |
0,8 |
-0,2424 |
0,0001 |
|
|
0,50 |
148 |
0,8 |
-0,2707 |
0,0001 |
|
|
WARTOŚĆ ŚREDNIA |
|
|
|
|
|
|
WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI UH = f (IS)
B = const
IS |
IS |
UH |
UH |
|
Dg |
mA |
mA |
V |
V |
|
|
1,0 |
0,04 |
-0,0524 |
0,0001 |
|
|
1,5 |
0,04 |
-0,0816 |
0,0001 |
|
|
2,0 |
0,04 |
-0,1077 |
0,0001 |
|
|
2,5 |
0,04 |
-0,1364 |
0,0001 |
|
|
3,0 |
0,04 |
-0,1620 |
0,0001 |
|
|
3,5 |
0,04 |
-0,1900 |
0,0001 |
|
|
4,0 |
0,04 |
-0,2180 |
0,0001 |
|
|
4,5 |
0,04 |
-0,2451 |
0,0001 |
|
|
5,0 |
0,04 |
-0,2710 |
0,0001 |
|
|
WARTOŚĆ ŚREDNIA |
|
|
|
|
|
WZORY I OBLICZENIA
5. UWAGI I WNIOSKI.
Przeprowadzone ćwiczenie potwierdziło założenia teoretyczne. Znaczne błędy w pierwszej części ćwiczenia wynikały z dużej klasy przyrządu.
Pomiary przeprowadzone w drugiej części ćwiczenia z użyciem hallotronu były znacznie dokładniejsze. Błędy wyznaczenia czułości przy poszczególnych pomiarach wyznaczone były na podstawie błędów obliczonych z klas przyrządów metodą różniczki logarytmicznej. Jako błąd woltomierza cyfrowego przyjęto błąd dyskretyzacji.
Wyszukiwarka