cwn057c.pdf

ĆWICZENIE NR 57 C

BADANIE EFEKTU HALLA

I. Zestaw przyrządów:

1. Hallotron umieszczony w polu magnetycznym wytworzonym przez magnesy

trwałe. Magnesy zamocowane są tak by możliwy był pomiar zmian orientacji

pola magnetycznego względem płaszczyzny hallotronu.

2. Zasilacz hallotronu.

3. Miliamperomierz do pomiaru natężenia prądu sterującego.

4. Woltomierz do pomiaru napięcia Halla.

II. Cel ćwiczenia:

1. Wyznaczenie charakterystyk hallotronu.

2. Wyznaczenie czułości hallotronu.

3. Wyznaczenie koncentracji elektronów swobodnych.

4. Wyznaczenie czułości kątowej układu.

III. Schemat układu pomiarowego :

a o

„0”

magnesy

B o

155°

hallotron

0°

B n

180°

215°

135°

270°

B n = B o × sin( a - a o )

Zasilacz

hallotronu

I s

U H

Wersja podstawowa

IV. Przebieg pomiarów:

1. Połączyć układ zasilający hallotron.

2. Wyznaczyć zależność napięcia Halla U H od indukcji magnetycznej U H (B) przy

ustalonym natężeniu prądu płynącego przez hallotron I S = const . Włączyć woltomierz

oraz zasilacz hallotronu. Ustalić wartość prądu zasilania hallotronu I S wskazaną przez

prowadzącego (z przedziału 5 – 15 mA ). Obrócić magnesy

w położenie przy którym napięcie Halla U H = 0 - kierunek pola magnetycznego jest

wtedy równoległy do powierzchni hallotronu – zanotować to położenie jako a 0 .

Wykonać pomiary zależności napięcia Halla od kąta pomiędzy kierunkiem indukcji

magnetycznej B i powierzchnią hallotronu. Pomiary wykonać w przedziale od zera do

360 0 co 10 0 .

V. Opracowanie wyników pomiarów :

1. Narysować wykres zależności napięcia Halla od kąta odczytanego z podziałki

hallotronu.

2. Korzystając z tego wykresu odczytać wartość α 0 przy której U H = 0 .

3. Wyznaczyć maksymalną wartość czułości kątowej hallotronu ΔU H /Δα obliczając

nachylenie wykresu U H (α) dla wartości U H z przedziału od -0,5U Hmax do +0,5 U Hmax

Można skorzystać z metody regresji liniowej.

4. Narysować wykres zależności napięcia Halla od wartości składowej normalnej

indukcji B n = B 0 sin (α – α 0 ) .

5. Korzystając z regresji liniowej obliczyć współczynniki kierunkowe prostych

opisujących zależności U H (B) przy I s = const ..

7. Korzystając z wartości współczynników kierunkowych obliczyć czułość hallotronu γ .

8. Oszacować niepewność wyznaczenia czułości hallotronu.

9. Obliczyć koncentrację elektronów swobodnych oraz wyznaczyć jej niepewność

bezwzględną (metodą różniczki zupełnej lub pochodnej logarytmicznej) i względną

korzystając z wyrażenia:

e d

× ×

gdzie:

d = 5%

VI. Proponowana tabela pomiarowa

d - grubość płytki hallotronu ( d = 2 μm )

e - ładunek elementarny ( e = 1,6 x 10 –19 C )

przyjąć : B 0 = ( 0,500 ± 0,05 ) T

D d

I s

D I s B D BU H D U H a Da

D g

n D n D n n

[mA

]

[mA

] [T][T][V][V][ ° ][ ° ]

[ ]

× %

[ ]

m %

[ ]

... ... ...

Wersja dodatkowa

IV. Przebieg pomiarów:

1. Połączyć układ zasilający hallotron.

2. Wyznaczyć zależność napięcia Halla U H od natężenia prądu I S płynącego przez

hallotron U H (I s ) , przy ustalonej wartości indukcji magnetycznej B . Ustawić

magnesy pod kątem wskazanym przez prowadzącego. Przeprowadzić pomiary

zależności napięcia Halla U H od natężenia prądu sterującego I S w zakresie od 1

mA do 15 mA co 1 mA ;

V. Opracowanie wyników pomiarów :

1. Narysować wykres zależności napięcia Halla U H od natężenia prądu I s płynącego

przez hallotron.

2. Korzystając z regresji liniowej obliczyć współczynniki kierunkowe prostych

opisujących zależności U H (I s ) przy B n = const .

3. Korzystając z wartości współczynników kierunkowych obliczyć czułość hallotronu γ .

4. Oszacować niepewność wyznaczenia czułości hallotronu.

5. Obliczyć koncentrację elektronów swobodnych oraz wyznaczyć jej niepewność

bezwzględną (np. metodą pochodnej logarytmicznej) i względną korzystając z

wyrażenia:

e d

gdzie:

d - grubość płytki hallotronu ( d = 2 μm )

e - ładunek elementarny ( e = 1,6 x 10 –19 C )

przyjąć : B 0 = ( 0,500 ± 0,05 ) T

D d

d = 5%

VI. Proponowana tabela pomiarowa

B D B I s

D I s U H D U H a Da

D g

n D n D n n

[T][T] [mA

] [V][V][ ° ][ ° ]

[ ]

× %

[ ]

m %

]

... ... ... ...

× ×

[mA

[ ]

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: