Экспериментальная часть

Экспериментальная установка собрана и подсоединена к компьютеру. С помощью компьютера задаются необходимые параметры для проведения измерений, накапливаются экспериментальные данные и проводится их обработка. Внешний вид установки представлен на рис.2.

Рис.2. Внешний вид установки:

1 – электромагнит; 2 – блок питания; 3 – блок «Кобра 3»; 4 – измерительная ячейка; 5 – монитор.

На рис.3 представлен внешний вид измерительной ячейки с электромагнитом.

На рис.4 представлен внешний вид блока питания, на передней панели которого находятся ручки регулировки напряжения и тока (рис.4, поз.1, поз.2), подаваемые на электромагнит (рис.3, поз.3).

Рис.3. Внешний вид измерительной ячейки с электромагнитом: 1 – ручка регулировки тока на образце; 2 – плата с образцом и зондом для измерения магнитного поля; 3 – электромагнит; 4 – дисплей измерительной ячейки	Рис.4. Внешний вид блока питания: 1 – ручка регулирования тока; 2 - ручка регулирования напряжения

Методика выполнения работы Упражнение 1

Определите зависимость напряжения Холла от тока через образец в магнитном поле.

1. Включите компьютер. Зайдите в систему под учетной записью «Student».

2. Включите установку, нажав тумблер «Сеть» на задней панели блока питания.

3. Откройте программу «Measure».

4. В контекстном меню «Прибор» выберите пункт «Кобра 3 “Эффект Холла”». Появится окно параметров измерения эффекта Холла (рис.5).

Рис.5. Окно параметров измерения эффекта Холла.

5. В разделе «Каналы» выберите (поставьте галочку) «Напряжение Холла U_H».

6. В поле со списком «Х-данные» выбираем «Ток образца I_p».

7. В разделе «Дисплей» выберите (поставьте галочку) «Цифровые дисплеи 1-5».

8. Задайте объем памяти в 100000 точек, для этого в поле со списком «Определить память для» выберите «100.000 Значения»

9. В разделе «Получить значения» ставим «каждые 1 s»

10. В разделах «Начало измерения» и «Конец измерения» выбираем «Нажатием кнопки».

11. Прокалибруйте модуль «Тесла», для этого нажмите на кнопку «Параметры». Появится окно калибровки (рис.6). Во вкладке «Плотность потока» «Диапазон оси Y» выберите (Тл) и «Единица» Т (Тл). Выставьте ручки на блоке питания в крайнее левое положение. Далее во вкладке «Калибрование» нажмите кнопку «Сброс», а затем «Калибровать». Для подтверждения введенных параметров нажмите кнопку «Да».

Рис.6. Окно параметров калибровки.

12. В окне параметров измерения эффекта Холла нажмите «Далее». Появится пять окон фиксируемых параметров (рис.7): «напряжение Холла U_H», «напряжение на образце U_р», «ток образца I_p», «температура образца T_p», и «плотность потока B».

Примечание: Под плотностью потока в данном описании программного обеспечения подразумевается магнитная индукция B. Данная неточность допущена в связи с неверным переводом.

Рис.7. Окна фиксируемых параметров

13. На измерительной ячейке (рис.3) вращением ручки регулировки тока на образце (рис.3, поз.1) установите ток через образец -30 мА, ориентируясь на дисплей измерительной ячейки (рис.3, поз.4) или на значение тока в окне «Ток образца I_p».

14. Установите значение магнитной индукции B (плотность потока) от 0,05 до 0,20 Тл. Для этого на передней панели блока питания поверните ручку регулирования тока (рис.4, поз.1) в крайнее правое положение, и вращением ручки регулирования напряжения (рис.4, поз.2) против часовой стрелки добейтесь заданных значений, ориентируясь на показания в окне «плотность потока B». Запишите в тетради значение магнитной индукции B.

15. Для того чтобы запустить процесс измерения, нажмите кнопку «Начать измерение».

16. Медленным вращением ручки I_p на измерительной ячейке изменяйте ток образца в диапазоне от -30 мА до 60 мА.

17. После этого нажатием кнопки «Закончить измерение» получаем график U_H от I_p.

18. Произведите аппроксимацию экспериментальных графиков. Для этого с помощью инструмента «Выделить» выделите участок для аппроксимации и нажмите кнопку . На графике появится прямая и уравнение этой прямой (рис.8).

Рис.8. График вольтамперной характеристики с интерполяционной прямой

19. Распечатайте график. Для этого нажмите кнопку . В появившемся окне “Печать” (рис.9) выберите пункт “Графика”, в опциях поставьте “Подгонка по страницам”. Нажмите кнопку “Установка”. В появившемся окне “Настройка печати” выберите имя принтера, размер бумаги А4, альбомную ориентацию и нажмите кнопку ОК. Проконтролировать распечатываемое изображение можно, поставив галочку “Предварительный” в окне “Печать”. Если при предварительном просмотре графика на нем присутствуют все необходимые параметры, распечатайте его, нажав кнопку “Да” в окне “Печать”.

20. По угловому коэффициенту графика вольтамперной характеристики с помощью (3) найдите постоянную Холла R, учитывая размеры образца , , .

Рис.9. Окна «Печать», «Настройка печати» и «Предварительный просмотр»