dircurrent1

Лабораторная установка и проведение эксперимента

В установке смонтированы механическая система перемеще ния датчика Холла вдоль оси соленоида с фиксацией его положен ия, блок питания БГ1-1 соленоида, стрелочный прибор, регистрирующий ток соленоида, и электронная схема измерения, обеспечивающая регистрацию тока датчика Холла и холловой эдс (рис. 2).

Ðèñ. 2.

При определении эдс Холла следует учитывать сопутствующ ие эффекту Холла гальваномагнитный, термомагнитный и другие эффекты, которые, в отличие от эффекта Холла, являются четным и по полю, т.е. не зависят от направления поля. Это обстоятельств о используется для их исключения, холловскую эдс измеряют при двух направлениях поля, изменяя его переключателем П1 «Н– - 0 – Í+». При прямом направлении поля Н+ напряжение между холловскими

контактами U+ = Uõ+Uäîá, при обратном U– = – Uõ+Uäîá, что после вычитания дает:

91

ò.å. Uäîá, обусловленное четными эффектами, исключено.

Как следует из формулы (4), зависимость эдс Холла от величин ы индукции магнитного поля Ux = f(В) имеет линейный характер. Поэтому тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс (оси ОБ):

Используя формулу (7, а) можно найти концентрацию носителе й

В положении переключателя П2 «ПРОВОД» определяется удельное электрическое сопротивление кристалла датчика r по измеренному падению напряжения U и величине тока i:

ρ = U ld

i a

(12)

Так как j = enV = enmE, гдеm — подвижность носителей тока, и j = E/r, то

Эксперимент осуществляется в такой последовательности. Переключатель П2 перевести в положение «Uõ». Потенциометром задать ток через датчик и измерить эдс Холла при изменении магни тного поля соленоида в прямом и обратном направлении. Изменение знака поля осуществляется переключателем «Н– - 0 – Í+». Для этого дат- чик поместить в любую точку на оси соленоида (обычно в цент ре), для которой известна зависимость индукции поля от тока че рез соленоид, регулируемого потенциометром Rñ. Эдс Холла найти в результате двух измерений по формуле (8). Измерение повторяе тся несколько раз при других значениях тока через датчик Холл а. Затем в положении переключателя П1 — «Î» è Ï2 — «ПРОВОД» снять зависимость тока через датчик Холла от разности потенциа лов. Из-

92

менение напряжения осуществляется потенциометром R. Далее снять распределение поля по оси соленоида в положении переключ ателя П2 — «Uõ».

Обработка результатов

1.Построить зависимость Uõ = f(B) (градуировочную кривую дат- чика Холла), через полученные точки провести прямую, найти тангенс утла ее наклона к оси абсцисс, по формуле (10) определит ь постоянную Холла, а по зависимости (11) — концентрацию носител ей. При расчетах использовать заданную градуировочную крив ую индукции поля соленоида от тока через него.

2.Проверить выполняемость закона Ома для датчика Холла, дл я чего построить зависимость U = f(i), провести через полученные точ- ки прямую линию и найти тангенс tqВ угла ее наклона к оси i. По формуле, следующей из (12)

определить удельное сопротивление кристалла, а по зависи мости (13) — подвижность носителей заряда.

3.Построить распределение поля по оси соленоида, использу я данные по градуировке датчика Холла.

4.Теоретически рассчитать распределение поля по оси соле ноида по формуле (8).

5.Сравнить теоретические и экспериментальные результаты .

Возможный порядок расчета погрешностей

1.Погрешности величин R и n найти как погрешности косвенных измерений с учетом погрешности линеаризации зависим ости U

=f(B). При этом учесть погрешность Uõ от четных эффектов (смõ. формулу (8).

2.Погрешность m вычислить по методике оценки погрешностей косвенных измерений с учетом погрешности линеаризации ф ункции U = f(i).

3.Погрешность измерения распределения поля рассчитать по найденной раньше погрешности постоянной Холла R с учетом систематических погрешностей механических устройств устан овки.

93