Метод измерения и описание аппаратуры

В работе используется полупроводниковый датчик Холла (Х501), встроенный в конструкцию, изображённую на рис. 4.

Датчик Холла 1 располагается на торце специального штока 2 (зонда), который перемещают по оси соленоида. Для определения положения штока на его боковой грани нанесена сантиметровая шкала 3. К штоку подсоединен жгут проводов 4 для подключения электродов.

В отсутствие магнитного поля (В  0) U_y должна быть равна нулю, но вследствие ряда факторов это условие не выполняется. Погрешность измерения э. д. с. Холла U_Y указана на кассете ФПЭ-04, в которой находится исследуемый соленоид.

Электрическая схема установки показана на рис. 5

Соленоид, расположенный внутри кассеты ФПЭ-04 посредством кабеля подключается к источнику питания (ИП). Ток через соленоид I_C фиксируется амперметром PА_C источника питания. Перемещая шток с датчиком Холла вдоль оси соленоида, с помощью цифрового вольтметра PV_Х измеряют э. д. с. Холла.

Параметры установки:

– толщина датчика Холла в направлении линий индукции магнитного поля a  0,2 мм;

– управляющий ток датчика Холла I_X  90 мА;

– число витков соленоида N  3300;

– длина соленоида L  0,18 м;

– диаметр соленоида D  0,1 м.

Порядок выполнения работы

I. Определение зависимости магнитной индукции силы

и тарировка датчика Холла

1. Собрать схему, изображенную на рис. 5. Для этого гнезда на лицевой панели кассеты ФПЭ-04 соединить с соответствующими гнездами цифрового вольтметра. Поставить шток с датчиком Холла в среднее положение на оси соленоида («0» по шкале штока).

2. Включить источник питания и цифровой вольтметр в сеть (220 В). Измерить э. д. с. Холла U_Y в средней точке соленоида (при  0) для значений силы тока 0,5 А; 1,0 А; 1,5 А; 2,0 А (ток регулируется с помощью потенциометра П_С). Полученные результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

№ п.п.	IC, А	UY, В	UY, В	B0, Тл	BX, Омм/Тл	, Омм/Тл
1	0,5
2	1,0
3	1,5
4	2,0

3. Учесть погрешность измерения э. д. с. Холла, вычитая поправку, приведенную на кассете: U_Y  U_Y  U_Y.

4. Вычислить индукцию B₀ магнитного поля в центре соленоида по формуле 5.

5. Для каждого измерения из формулы 11 определить значение постоянной Холла:

R_X  .

Значения управляющего тока через датчик I_X и толщина датчика a приведены в описании экспериментальной установки.

6. Найти среднее арифметическое значение постоянной Холла .

7. Построить графики зависимостей индукции магнитного поля и э. д. с. Холла от тока в соленоиде: B  f(I_C) и U_y  f(I_C).