Измерительная установка и методика измерений

Установка № 1

Сущность метода измерения холловской разности потенциалов заключается в следующем. Напряжение от сети через понижающий трансформатор Т1 подается на диодный мостик YD1. Выпрямленное напряжение с помощью потенциометра R1 через переключатель SA2 подается на электромагнит ЭМ. Направление магнитного поля в образце О изменяется переключателем SA2, а ток через магнит измеряется миллиамперметром РА1. Ток через образец О регулируется потенциометром R2 и измеряется миллиамперметром РА2. Холловская разность потенциалов измеряется милливольтметром PV1 (см. рис.2).

PA1

R2

mA

SA1

О

PV1

220

V

VD1

ЭМ

SA2

T1

R1

PA2

mA

Рис.2

Электрическая схема установки

Задание

1. Изучите краткую теорию и принцип действия установки и определите цену деления используемых приборов.

2. Включите установку в сеть. Установите контакт SA1 в верхнее положение и потенциометром R2 установите через образец ток 0.1 mA. Для этого тока потенциометром R1 установите три значения тока через электромагнит в пределах от 130 до 160 mA. Для каждого значения тока через электромагнит измерьте холловскую разность потенциалов U^- и U⁺, устанавливая переключатель SA2 вверх и вниз. Проделайте такие же измерения для токов через образец 0.2 mA и 0.3 mA. Результаты измерений занесите в таблицу.

Замечание: Контакты А и С подключения милливольтметра, как правило, находятся несимметрично (не находятся на эквипотенциальной поверхности в отсутствие магнитного поля). Поэтому измеряемая разность потенциалов U на самом деле является суммой Холловской разности потенциалов U_х и разности потенциалов , возникшей вследствие несимметричности контактов: U⁺=+U_х. При изменении направления магнитного поля на противоположное изменится на противоположное и направление силы Лоренца, а значит, изменится знак Холловской разности потенциалов, но знак  останется без изменения. Полная разность потенциалов будет: U⁺=–U_х. Окончательно получим формулу для Холловской разности потенциалов, исключающей влияние несимметричности контактов А и С:

U_х=(U⁺ – U^-)/2. (9)

3. По формуле (9) вычислите холловскую разность потенциалов для каждого измерения. Результаты занесите в таблицу.

Таблица 1.

Ток через образец I, mA	Ток через электромагнит I, mA	U-, mB	U+, mB	Uх, mB	B, Тл	R, м3/Кл	Rср, м3/Кл
0.1	130
	150
	160
0.2	130
	150
	160
0.3	130
	150
	160

4. По графику зависимости В от I определите В и занесите в таблицу.

По формуле (6) рассчитайте R для каждого значения В, определяемого по току через электромагнит. Вычислите среднее значение R, по которому определите концентрацию n, используя формулу (5).

5. Зная R и , по формуле (8) вычислите u (в м²/(В^.с)).

6. Вычислите погрешности R и u.

Установка № 2

Рис.3 Внешний вид установки.

Установка состоит из измерительного блока и объекта исследования.

Измерительный блок формирует и регулирует силу тока электромагнита Iэм и преобразователя Iп, изменяет полярность тока. Ток преобразователя и электромагнита изменяются в пределах соответственно 0…5мА и 0…10мА. Объект исследования состоит из полупроводникового преобразователя Холла и электромагнита.