39,60. В чем заключается явление Холла? Дайте вывод формулы для эдс Холла?

Ф изическая природа эффекта Холла заключается в том, что на движущийся носитель тока в магнитном поле с индукцией В действует сила Лоренца Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки. Если проводник n-типа проводимости, то электроны будут смещаться влево к внешней стороне пластины, заряжая её отрицательно. В полупроводниках p-типа проводимости при том же направлении тока сила Лоренца будет смещать дырки в том же направлении. При этом левая внешняя сторона пластинки зарядится положительно. Если угол между вектором скорости носителей v и вектором магнитной индукции B равен 90^о, то величина силы Лоренца рассчитывается по формуле Fл=qvB, где v – средняя дрейфовая скорость носителей заряда, м/c. Электрическое поле между поперечными гранями пластинки равно где Uх - разность потенциалов между поперечными гранями пластинки, называемая эдс Холла; а – ширина пластинки. Поле Ех действует на электроны с силой F=-qEх, направленной против силы Лоренца Fл. При выполнении условия Fл=F поперечное электрическое поле уравновешивает силу Лоренца и дальнейшее накопление электрических зарядов на боковых гранях пластины прекращается. Тогда из равенства qvB=qEх следует Eх=vB. Дрейфовая скорость носителей тока определяется из выражения где j – плотность тока, А/м², n – концентрация электронов, м^-3. Тогда выражение для поля Ех приобретает вид Умножив обе части равенства на ширину пластинки а, получаем формулу для эдс Холла .

4 0.Устройство и принцип работы датчика Холла. Интегральные датчики магнитного поля в своём большинстве используют эффект Холла, открытый американским физиком Эдвином Холлом. Эффект Холла состоит в следующем. Если проводник с током помещён в магнитное поле, то возникает э.д.с., направленная перпендикулярно и току, и полю. По тонкой пластине полупроводникового материала протекает ток I. При наличии магнитного поля на движущиеся носители заряда (электроны) действует сила Лоренца. Эта сила искривляет траекторию движения электронов, что приводит к перераспределению объёмных зарядов в полупроводниковой пластине. Вследствие этого на краях пластины, параллельных направлению протекания тока, возникает э.д.с., называемая э.д.с. Холла. Эта э.д.с. пропорциональна векторному произведению индукции B на плотность тока j: , где d – ширина пластины, q – заряд частицы-носителя, n – концентрация носителей. При снижении концентрации носителей э.д.с. Холла возрастает, поэтому в качестве материала для датчиков Холла предпочтительно использование таких полупроводников, как кремний, арсенид галлия и др.

41,55. Принцип работы ферродинамических приборов

Устройство: подвижная катушка 1; неподвижные катушки 2; магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали, 3; неподвижный ферромагнитный цилиндр 4. Подвижная катушка может перемещаться, не касаясь цилиндра и катушек. Кроме того, прибор имеет детали, общие для всех систем: противодействующие пружины, стрелку, шкалу, магнитоиндукционный успокоитель и корректор. Схемы включения определяются видами измеряемых величин и аналогичны включению амперметра, вольтметра и ваттметра электродинамической системы. Принцип действия. У приборов ферродинамической и электродинамической систем одинаковый принцип действия. Особенности заключаются в усилении магнитной индукции за счет дополнительного магнитопровода, что приводит к значительному увеличению вращающего момента и повышению чувствительности приборов. Область применения. Приборы ферродинамической системы используют для измерений в цепях переменного тока в качестве ваттметров, частотомеров, фазометров, реже – в качестве вольтметров и амперметров, а также в самопишущих устройствах.