Sprawozdanie pobrane ze StudentSite.pl
Chcesz więcej? Wejdź na: http://www.studentsite.pl/materialy_studenckie.html
Możesz także wspomóc swoimi sprawozdaniami innych: http://www.studentsite.pl/panel_materialy_studenckie/add

I IŚ	Marcin Lasak	9.03.2010 r.
Nr 14	Zjawisko Halla

Uwagi:

1. Wstęp teoretyczny.

1. Wprowadzenie.

Zjawisko Halla

Gdy przewodnik, w którym płynie prąd elektryczny, zostaje umieszczony w polu magnetycznym prostopadłym do kierunku przepływu prądu, to powstaje w nim pole elektryczne prostopadłe do kierunku przepływu prądu i kierunku pola magnetycznego.

Przyczyną zjawiska jest, działająca na poruszające się nośniki ładunku, siła Lorentza o wartości
. Ładunki są przemieszczane na jedną stronę przewodnika. Nadmiar ładunku przy jednej z krawędzi przewodnika wytwarza pole elektryczne. Przemieszczanie ładunków następuje do czasu zrównoważenia siły Lorentza siłą elektryczną o wartości
. Stan równowagi szybko się ustala.

Efekt Halla jest źródłem informacji o właściwościach elektrycznych badanego materiału takich jak koncentracja nośników ładunku, czyli ich ilość na jednostkę objętości i charakteryzująca je ruchliwość, a także znaku nośników ładunku w danym materiale.

Stała Halla

Określa koncentrację nośników ładunku w próbce półprzewodnika i ich znak. Jest charakterystyczna dla danej próbki.

Wyraża się wzorem:

gdzie:

- koncentracja nośników ładunku (jednostka: m^-3)

- ładunek nośnika

- dla elektronów (półprzewodniki typu n)

- dla dziur (półprzewodniki typu p)

Związek miedzy wielkością napięcia Halla a natężeniem płynącego prądu I i wielkością przyłożonego pola magnetycznego B wynosi:

gdzie R jest współczynnikiem Halla. Przekształcając to wyrażenie otrzymujemy wzór na współczynnik Halla:

Elektromagnes

Elektromagnes - urządzenie służące do wytwarzania pola magnetycznego. Zwykle ma postać cewki osadzonej (nawiniętej) na rdzeniu wykonanym z materiału silnie magnetycznie czynnego, np. ferromagnetyka (zazwyczaj miękkie żelazo).

Przepływ prądu elektrycznego przez cewkę wytwarza pole magnetyczne, które magnesuje rdzeń, ulegając tym samym znacznemu wzmocnieniu. Gdy prąd przestaje płynąć, pole cewki znika, rdzeń rozmagnesowuje się i elektromagnes przestaje być źródłem pola magnetycznego.

Pole magnetyczne jest silniejsze dla elektromagnesu, który ma większą liczbę zwojów lub, w którym płynie prąd o większym natężeniu.

2. Przebieg ćwiczenia.

Wykonanie łączeń przyrządów używanych w doświadczeniu zgodnie ze schematami przy stanowisku. Sprawdzenie zgodności ustawień przyrządów (położenia zerowe i minimalne). Włączenie zasilacza, mierniki i autotransformatora do sieci przez prowadzącego.

Ustawianie określonej przez prowadzącego jednej z dwóch wartości prądu magnesującego za pomocą pokrętła autotransformatora.

Wykonanie pomiarów napięcia Halla przy niezmienionym położeniu hallotronu i ustalonej wartości I_M, zmieniając natężenie prądu sterującego co 0,5 mA.

Zmieniając kierunek prądu magnesującego przełącznikiem K, ponowne wykonanie pomiarów.

Powtórzenie czynności 3 i 4 dla drugiej wartości I_M.

3. Tabela pomiarowa.

Dołączona do sprawozdania.

4. Wykres.

Wykres zależności napięcia U_H1 i U_H2 w funkcji natężenia prądu sterującego I przy dwóch stałych wartościach I_M1 i I_M2

2. Obliczenia.

IM [A]	UH1 [V]	UH2 [V]	UHśr [V]	I [mA]	I [A]	UH = 5%
1,2	0,013	0,014	0,0135	0,57	0,00057	0,000675
		0,024	0,026	0,025	1,07	0,00107	0,00125
		0,036	0,038	0,037	1,57	0,00157	0,00185
		0,048	0,049	0,0485	2,07	0,00207	0,002425
		0,06	0,061	0,0605	2,57	0,00257	0,003025
		0,071	0,072	0,0715	3,07	0,00307	0,003575
		0,084	0,083	0,0835	3,57	0,00357	0,004175
		0,094	0,094	0,094	4,07	0,00407	0,0047
		0,108	0,105	0,1065	4,57	0,00457	0,005325
		0,12	0,117	0,1185	5,07	0,00507	0,005925
		0,131	0,128	0,1295	5,54	0,00554	0,006475
	2	0,02	0,022	0,021	0,57	0,00057	0,00105
		0,039	0,04	0,0395	1,07	0,00107	0,001975
		0,057	0,058	0,0575	1,57	0,00157	0,002875
		0,075	0,077	0,076	2,07	0,00207	0,0038
		0,094	0,096	0,095	2,57	0,00257	0,00475
		0,111	0,115	0,113	3,07	0,00307	0,00565
		0,129	0,133	0,131	3,57	0,00357	0,00655
		0,147	0,151	0,149	4,07	0,00407	0,00745
		0,167	0,169	0,168	4,57	0,00457	0,0084
		0,185	0,188	0,1865	5,07	0,00507	0,009325
		0,201	0,205	0,203	5,54	0,00554	0,01015

R dla IM1 [m^3C^-1]	R dla IM2 [m^3C^-1]
0,000394737	0,000368421
0,000389408	0,000369159
0,000392781	0,000366242
0,000390499	0,00036715
0,000392348	0,00036965
0,000388165	0,000368078
0,000389823	0,000366947
0,00038493	0,000366093
0,000388403	0,000367615
0,000389546	0,00036785
0,000389591	0,000366426

3. Rachunek niepewności pomiarowej.

4. Analiza wyników pomiarowych i wnioski.

Otrzymane wyniki to:

Ewentualne różnice pomiędzy wartościami zmierzonymi i wyznaczonymi, a rzeczywistością mogły wynikać z:

• zmian temperatury próbki w czasie pomiarów,

• niedoskonałych parametrów elektrycznych kontaktów w próbce,

• niejednorodności pola magnetycznego na powierzchni próbki,

• niedoskonałości zmysłu obserwacji,

• niedokładności przyrządów pomiarowych.