Описание экспериментальной установки

Схема установки для измерения холловской разности потенциалов показана на рис.3.

В качестве образца в данной работе используется преобразователь Холла на основе германия (датчик Холла - Д.Х.). К датчику припаяны четыре электрода из тонкой медной проволоки: два - для пропускания продольного тока (тока управления I_дх) и два - для измерения поперечной разности потенциалов Ux. Германиевая пластинка вмонтирована между двумя пластинами из органического стекла, на которых имеются четыре клеммы, соединенные с электродами.

Размеры германиевой пластинки – 3мм ´ 3мм ´ 0,6 мм (d = 3 мм, a = 0,6 мм). Датчик Холла располагается в воздушном зазоре между полюсами электромагнита ЭМ, собранного из двух катушек и сердечника школьного трансформатора (катушки включаются в цепь последовательно и согласованно). ЭМ питается переменным током.

Электроды датчика Холла, предназначенные для измерения холловской разности потенциалов, выведены на зажимы, которые расположены на панели установки.

Цепь продольного тока, кроме датчика Холла, включает блок питания постоянного тока Б₁, реостат R₁, ключ К₁ и миллиамперметр мА₁. Один из электродов датчика Холла, предназначенный для пропускания продольного тока, соединен с плюсом блока Б₁, другой - с зажимом "+", расположенным на панели в ее средней части. К этому зажиму в процессе работы необходимо подключать плюсовой зажим миллиамперметра, минус мА₁ следует подключать к зажиму, расположенному рядом.

В ходе выполнения работы значения магнитной индукции следует определять, пользуясь данными таблицы 1.

Таблица 1

I_ЭМ(мА)	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
B (мТл)	4,0	6,4	9,6	12,8	16,0	19,2	22,4	25,6	30,4	32,0

Измерения и обработка результатов измерений

В настоящей работе предлагается измерить амплитуду э.д.с. Холла с использованием переменного магнитного поля низкой частоты 20¸50 Гц.

1. Подготовить установку к работе по схеме рис.3. Собрать цепь, ключи К₁ и К₂ следует оставить разомкнутыми.

2. Замкнув ключ К₁, с помощью реостата R₁ установить ток I_д.х_. в цепи датчика Холла в пределах от 20 – 40 мА. Перед замыканием ключа К₁ сопротивление реостата R₁ должно быть наибольшим.

3. Замкнув ключ К₂, установить с помощью реостата R₂ ток I_эм в цепи электромагнита, величина которого соответствовала бы одному из значений таблицы 1.

4. С помощью осциллографа измерить амплитуду э.д.с. Ux.

5. Оставляя ток I_эм в катушке электромагнита неизменным, произвести измерения холловской амплитуду э.д.с. Ux при двух других различных значениях тока I_д.х. в цепи датчика Холла (ток при этом не должен превышать 40 мА).

6. Произвести измерения холловской э.д.с. U_Х при двух других различных значениях тока I_эм в цепи электромагнита (удовлетворяющих значениям таблицы 1) и при различных токах I_д.х_.в цепи датчика Холла. Данные всех измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

I_ЭМ	B	I _Д _. _Х _.	Ux	R	n	R _ср	n_ср
(мА)	(мТл)	(мА)	(мВ)	(м³/Кл)	(м^–3)

7. Пользуясь соотношением (4), (5) определить постоянную Холла, концентрацию электронов в германиевом полупроводнике по результатам измерений и их среднее значение. Результаты вычислений также занесите в таблицу 2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И ВОПРОСЫ

1. Как объяснить явление Холла на основе электронной теории проводимости?

2. Где проявляется эффект Холла сильнее: в проводниках или полупроводниках? Почему?

3. Как это следует понимать согласованное включение катушек электромагнита?

4. Что произойдет, если изменить полярность включения катушек электромагнита на обратную?

5. Для чего используются датчики Холла на практике?

6. Как по результатам эксперимента определить подвижность носителей заряда? Вывести расчетную формулу.

Рекомендуемая ЛИТЕРАТУРА.

Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1970.

Фриш С.Э., Тимофеева А.В. Курс общей физики. Т.2.–М.: Физматгиз, 1962.

Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под ред. Л.Л.Гольдина. – М.: Наука, 1973.

Практикум по общей физике. Под ред. проф. В.Ф.Ноздрева. – М.: Просвещение, 1971.

Савельев И.В. Курс физики, т.II, Электричество. – М.: Наука, 1973.

Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1983.

Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. – М.: Наука, 1983.

физический практикум

«электричество и магнетизм» часть 3

Учебно-методические рекомендации

для студентов физического факультета

Михеев Владимир Александрович

Монтанари Сергей Георгиевич

Дубов Владимир Петрович

Печать офсетная

Подписано в печать _________________ Заказ №_____________

Объем __________ п.л. Тираж _________________ экз.

Издательство Тюменского государственного университета

625003, г. Тюмень, ул. Семакова, 10

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 126; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56

Мы поможем в написании ваших работ!