Wydział: MECH. DIAGNOSTYKA I REMONTY MASZYN I URZĄDZEŃ OKRĘTOWYCH	PRACOWNIA FIZYCZNA	Rok szkolny: 98/99
Nr ćwiczenia: 6	Temat: Badanie efektu Halla	Data oddania : 04.16. 99r.
Wykonał : Jasłowski IME a	Sprawdził:	Ocena:

I CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Koncentrację swobodnych nośników ładunku wyznaczamy na podstawie efektu Halla. Polega ona na tym, że w materiale przewodzącym prąd elektronowy i dziurowy pod działaniem pola magnetycznego powstaje pole elektryczne o kierunku prostopadłym do kierunku przewodzenia prądu.

Prostopadłościenna płytka o przewodnictwie wysoko elektronowym lub dziurowym umieszczona jest w polu magnetycznym o indukcji B_z.

Na poruszające się elektrony lub dziury działa siła Lorentza F=q• (r • B) o wartości liczbowej F_y=qr • B_z. Wywołuje ona przesuwanie ładunków wzdłuż osi y, ładując jedną ściankę o powierzchni ah dodatnio, drugą ujemnie. Powstaje pole elektryczne E_y. W stanie równowagi siły pola elektrycznego i magnetycznego, działające na ładunek wzdłuż osi y są równe.

Układ pomiarowy do wyznaczania stałej Halla

Stałą R=1/qn nazywamy stałą Halla. Dla elektronów przyjmuje ona wartość ujemną, dla dziur dodatnią. Znak stałej Halla pozwala więc określić charakter przewodzenia w danym materiale. Wartość liczbowa stałej Halla określa koncentrację swobodnych nośników ładunku n=1/Re

Do wyznaczania stałej Halla posługujemy się układem przedstawionym na rys. Przez selenoid o długości l, średnicy 2r, ilości zwojów N, przepuszczany prąd o natężeniu I. Indukcja magnetyczna w środku solenoidu wynosi

Do środka wprowadzamy płytkę germanową w sposób pokazany na rysunku i przepuszczamy przez nią prąd I_x. Napięcie Halla U_y mierzymy woltomierzem.

II OBLICZENIA

I [A]	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
B [T]	0,06	0,08	0,11	0,14	0,17	0,2	0,23	0,26	0,29	0,32	0,36	0,39	0,42	0,45	0,48
UH=Ix=20mA	0,08	0,14	0,2	0,26	0,31	0,36	0,41	0,47	0,5	0,52	0,6	0,65	0,69	0,75	0,78
UH=Ix=40mA	0,14	0,24	0,33	0,41	0,49	0,56	0,64	0,72	0,77	0,85	0,93	1	1,05	1,1	1,17

1,6	1,7	1,8	1,9	2	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0
0,52	0,54	0,57	0,6	0,64	0,67	0,7	0,73	0,76	0,79	0,83	0,86	0,89	0,92	0,95
0,83	0,87	0,91	0,96	0,99	1,05	1,08	1,09	1,11	1,17	1,2	1,25	1,28	1,3	1,33
1,22	1,29	1,32	1,4	1,45	1,5	1,56	1,61	1,65	1,7	1,75	1,8	1,85	1,9	1,95

0,5 A

Ix [mA]	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
UH [V]	0,08	0,17	0,24	0,31	0,37	0,43	0,48	0,5	0,52	0,57

1 A

Ix [mA]	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
UH [V]	0,16	0,32	0,48	0,57	0,68	0,78	0,86	0,92	0,95	1

1,5 A

Ix [mA]	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
UH [V]	0,21	0,39	0,62	0,8	0,94	1,05	1,15	1,25	1,3	1,4

1. Obliczam stałą Halla dla poszczególnych wartości I_x, U_H i B.

Wiedząc że 1/ne=R_H można zapisać

i stąd

Dane:

d= 0,006 m d= 0,006 m

U_H, B

I= 0,02 A I= 0,04 A

R_H0,2= 0,45

R_H0,4= 0,557 R_H0,4= 0,439

R_H0,6= 0,540 R_H0,6= 0,42

R_H0,8= 0,542 R_H0,8=0,415

R_H1,0= 0,487 R_H1,0= 0,398

R_H1,2= 0,5 R_H1,2= 0,384

R_H1,4= 0,5 R_H1,4= 0,366

R_H1,6= 0,478 R_H1,6=0,351

R_H1,8= 0,478 R_H1,8= 0,347

R_H2,0= 0,464 R_H2,0= 0,339

R_H2,2= 0,462 R_H2,2= 0,334

R_H2,4= 0,438 R_H2,4= 0,325

R_H2,6= 0,433 R_H2,6= 0,316

R_H2,8= 0,431 R_H2,8= 0,311

R_H3,0= 0,42 R_H3,0= 0,307

Dla I_x= 20 mA R_HŚr= 0,370 - dla I_x= 40 mA

2. Obliczam prędkość nośników ładunku

Obliczam prędkość nośników ładunku dla I= 1A i I_x= 20 mA

3. Obliczam błąd metodą różniczki zupełnej

f(x, y, z) dI= 0,01A; dB= 0,01 T; du= 0,05 V

dla U_H= 0,52; B= 0,32; I= 0,02

---