1. Opis wiczenia.
W dowiadczeniu wykorzystano próbk cienkowarstwowego hallotronu, któr , na specjalnym uchwycie , umieszczono pomidzy biegunami elektromagnesu . Podstawka uchwytu zawieraa cztery zaciski elektryczne , dwa poczone z elektrodami A1 i A2 ( do przepuszczania prdu przez próbk ), a dwa kolejne z elektrodami C1 i C2 ( do pomiaru napicia Halla ) .
Zestaw pomiarowy skada si z dwóch obwodów , w których skad wchodz odpowiednio :
1. Zasilacz stabilizowany prdu staego (z regulacj napicia wyjciowego) , opór zabezpieczajcy R , miliamperomierz i próbka póprzewodnika H .
2. Autotransformator At , prostownik germanowy G , amperomierz A , przecznik P1 i elektromagnes M .
2. Przebieg wiczenia.
Wszystkie przyrzdy pomiarowe uyte w dowiadczeniu poczono wedug poniszych schematów :
Pomiarów dokonano dla dwóch prdów magnesujcych ( IM ) 2 i 3 A , przy czym dla kadego z tych prdów zmieniano prd sterujcy (Ix ) w przedziale 0÷16 mA , co 2 mA . Powysze czynnoci przeprowadzono dla dwóch kierunków prdu magnesujcego . Uzyskane wyniki pomiarów zamieszczono w poniszej tabeli :
a) dla prdu magnesujcego IM = 2A :
Ix [mA] |
U1 [mV] |
U2 [mV] |
UH [mV] |
0 |
8 |
8 |
8 |
2 |
127 |
146 |
136 |
4 |
239 |
277 |
258 |
6 |
350 |
404 |
377 |
8 |
460 |
526 |
493 |
10 |
564 |
644 |
604 |
12 |
663 |
748 |
706 |
14 |
749 |
847 |
798 |
16 |
837 |
934 |
886 |
dla prdu magnesujcego IM = 3A :
Ix [mA] |
U1 [mV] |
U2 [mV] |
UH [mV] |
0 |
9 |
11 |
10 |
2 |
175 |
197 |
186 |
4 |
337 |
378 |
358 |
6 |
489 |
549 |
519 |
8 |
639 |
714 |
676 |
10 |
782 |
871 |
826 |
12 |
921 |
1020 |
970 |
14 |
1038 |
1150 |
1094 |
16 |
1161 |
1270 |
1216 |
Napicie Halla obliczono z zalenoci :
,
gdzie U1 - napicie na miliwoltomierzu przy pierwszym zwrocie prdu magnesujcego , U2 - napicie na miliwoltomierzu przy drugim zwrocie prdu magnesujcego .
3.Bdy i obliczenia .
Opis przyrzdów pomiarowych :
|
Amperomierz (IM) |
Miliamperomierz (Ix) |
Woltomierz (U1 , U2) |
Klasa |
0,5 |
0,5 |
_ |
Zakres |
7,5 A |
20 mA |
2 V |
Warto jednej dziaki |
0,1 A |
0,2 mA |
dokadno ± (0,5 % + 1mV) |
Bdy wynikajce z klasy mierników :
Odczytane , z zaczonego w skrypcie wykresu , wartoci indukcji pola magnetycznego wynosz :
a) B(IM = 2A) = 0,48 T
b) B(IM = 3A) = 0,68 T
gdzie przyjty bd odczytu : B = 0.02 T
Std obliczamy , dla dwóch wybranych wartoci prdu sterujcego IM , sta Halla R oraz koncentracj noników prdu n :
gdzie d = 8 " 10-6 m - grubo pytki póprzewodnikowej ,
Ix - prd sterujcy , B - indukcja magnetyczna przy danej wartoci prdu magnesujcego .
Bdy do powyszych zalenoci obliczamy metod róniczki zupenej :
dla (a) oraz Ix = 8 mA :
gdzie : UH = 6,93 mV , d = 4"10-8 m , IX = 0,3 mA , B = 0,02 T
dla (b) oraz Ix = 14 mA :
gdzie : UH = 12,94 mV , d = 4"10-8 m , IX = 0,3 mA , B = 0,02T .
4.Wnioski z wiczenia.
Bd IX mona byo wyznaczy bezporednio z klasy miliamperomierza , bd UH by bdem zoonym wynikajcym z bdów pomiarów U1
i U2 . Natomiast nieznane byy bdy d i B , które zostay przyjte samodzielnie w celu dokadniejszego oszacowania wartoci staej Halla R i koncentracji noników adunku n .
5.Charakterystyka .