4. Описание экспериментальной установки.

Для изучения эффекта Холла используются промышленные датчики Холла типа ДХК-0,5. Размеры датчиков: d=l=500,01,0 мкм, b=12,01,0 мкм. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 20.3. В лабораторной работе используется магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом и соленоидом L. В работах используются два однотипных датчика Холла.

В качестве источника электрического питания токовой системы используется основной выход генератора, работающего в режиме источника постоянного напряжения. Ток датчика регулируется потенциометром R₁ и измеряется амперметром. ЭДС Холла измеряется вольтметром. Ток в катушке L измеряется с помощью мультиметра по падению напряжения на сопротивлении R₀=1,000,05 Ом. Погрешность показаний мультиметра составляет 1 % от его показаний.

5. Порядок выполнения работы.

5.1. Собрать электрическую схему измерений, приведенную на рисунке 20.3. В качестве источника магнитного поля используется длинный соленоид (N=16852 – число витков соленоида, l=160,00,5 мм – его длина). Поперечный датчик Холла помещается в центр соленоида.

5.2. Включить приборы.

5.3. Ток датчика Холла установить равным 3 мА, ток соленоида – 0,6 А.

5.4. Провести измерения напряжения Холла U₂₃⁺ и U₂₃^– при двух направлениях магнитного поля. Направление магнитного поля меняется путем изменения направления тока в соленоиде. Для этого необходимо поменять местами контакты подключения к источнику питания соленоида. Результаты измерений записать в таблицу 22.1.

Таблица 22.1 – Экспериментальные результаты

Ic, А	U23+, В	U23–, В	U23	Bс, мТл	K, В/Тл
0,6
…
1,0
Iд = ……… мА			n = ……… витков/м

5.5. При неизменном токе датчика Холла менять ток соленоида до 1,0 А через 0,1 А. Для каждого значения тока повторить выполнение п. 5.4. Результаты измерений записать в таблицу 22.1.

5.6. По формуле

B=₀nI_c.

определить значение магнитной индукции поля внутри соленоида.

5.7. Построить график зависимости U₂₃=f(B_с). Из формулы (20.3) видно, что эта зависимость линейная. По тангенсу угла наклона прямой определить чувствительность К датчика в мВ/Тл: К=U₂₃/В.

5.8. Поместить поперечный датчик Холла на оси отверстия в теле постоянного магнита.

5.9. При том же значении тока датчика Холла определить ЭДС Холла U₂₃ и рассчитать индукцию магнитного поля: В_м=U₂₃/К.

5.10. Выключить приборы.

5.11. Измерить геометрические размеры магнита. Определить его объем.

5.12. Вывести формулу, связывающую индукцию магнитного поля на оси кольцевого постоянного магнита с постоянной намагниченностью J

В=μ₀Jh,

где R₁ и R₂ – внутренний и внешний радиусы магнита, h – его толщина. По формуле рассчитать намагниченность J.

5.13. Рассчитать дипольный магнитный момент, используя выражение (16.8).

Контрольные вопросы

1. Закон Био-Савара-Лапласа.

2. Расчет магнитных полей простейших токовых систем (прямолинейный ток, ось кругового витка, соленоид).

3. Магнитное поле в веществе. Намагниченность.

4. Диамагнетизм. Парамагнетизм. Ферромагнетизм.

5. Явление магнитного гистерезиса. Постоянные магниты.

6. Эффект Холла.

5