Приборы и оборудование

ИП – источник питания, PV – цифровой вольтметр, ФПЭ-04 – модуль, С – соленоид, Ш – шток с нанесенной шкалой и закрепленным на торце датчиком Холла.

Метод измерения

Для экспериментального исследования напряженности магнитного поля на оси соленоида в настоящей работе используется метод, основанный на явлении Холла. Если через проводящую пластинку поперечным сечением пропустить ток плотностью и поместить ее в поперечное магнитное поле с индукцией, то перпендикулярно векторам и создастся электрическое поле напряженностью (рис. 16.4).

Возникающая при этом разность потенциалов (ЭДС Холла) пропорциональна величине тока и индукции магнитного поля:

(16.11)

где .

Коэффициент пропорциональности называется постоянной Холла. В работе используется полупроводниковый датчик Холла марки X501 с управляющим токоммА, поскольку постоянная Холла для полупроводников значительно больше, чем для проводников.

Силовые линии магнитного поля на оси соленоида направлены вдоль оси, поэтому датчик Холла должен располагаться на торце специального штока, вставляемого в соленоид. Толщина датчика h_д в направлении магнитного поля равна 0,2 мм. Для измерения положения датчика внутри соленоида на боковой грани штока нанесена миллиметровая шкала.

При отсутствии магнитного поля ЭДС Холла должна быть равна нулю. Однако вследствие различных побочных явлений, например недостаточно точной установки выходных электродов датчика, измерительный прибор может показать некоторую разность потенциалов даже при отсутствии тока в соленоиде. Чтобы исключить погрешности, измерения проводят дважды при двух противоположных направлениях тока в соленоиде. Тогда Однако в данной работе изменение направления тока в соленоиде не предусмотрено. Поэтому погрешность в определенииуказана в паспорте ФПЭ-04.

Порядок выполнения работы Задание 1. Определение зависимости магнитной индукции в средней точке на оси соленоида и тарировка датчика Холла

1. Собрать схему, изображенную на рис. 16.5 и 16.6.

2. Поставить шток с датчиком Холла в среднее положение на оси соленоида («0» по шкале).

3. Включить источник питания и цифровой вольтметр в сеть 220 В. Измерить ЭДС Холла в центре соленоида для токов 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 А, при этом из измеренного значения необходимо вычесть поправку , указанную в паспорте. Данные занести в табл. 16.1.

4. Вычислить индукцию магнитного поля для заданных значений силы тока по формулам (16.10) и (16.1); данные занести в таблицу.

Рис. 16.5

Рис. 16.6

Т а б л и ц а 16.1

№ измерения	Ток соленоида Jc, А	ЭДС датчика Холла, Δφх В	Индукция В, Тл	Постоянная Холла Rx, B·м/Тл·А
1
…

5. Вычислить значения постоянной Холла для каждого измерения по формуле (16.11); данные занести в таблицу. Найти среднее значение.

6. Построить графики зависимости ипо данным табл. 16.1.