Измерение индукции магнитного поля в зазоре электромагнита с помощью датчика Холла. Определение постоянной Холла и концентрации носителей заряда для полупроводника из германия, страница 4

2. В цепи электромагнита устанавливаем ток 2,5А при помощи реостата R_2. Амперметр, включенный в цепь электромагнита, имеет два предела измерения - 2.5А и 5,0А. Переключатель пределов находится над шкалой прибора. В зависимости от включенного предела будет меняться цена шкалы прибора, которая определяется как отношение предела к полному числу делений шкалы.

Пример:

Для предела 2,5А цена деления составит:

                        2,5/100 дел. = 0,025А/дел.,

а для предела 5,0А - 0,05А/дел.

Следовательно, если требуется установить ток 2,5А, то надо установить стрелку прибора или на 100 делений (при включенном пределе 2,5А), или на 50(если включен предел 5,0А).

В общем случае для требуемого тока I, число делений шкалы рассчитывается как отношение значения самого тока к цене деления шкалы на данном пределе.

3. В цепи датчика Холла устанавливаем требуемый ток при помощи реостата R₁. Для измерения тока служит миллиамперметр (это однопредельный прибор с пределом измерений 5мА, цена деления шкалы-0,1мА). Прибор инерционный, необходимо это учитывать при измерениях.

4. С помощью переключателя П₁ изменить направление тока в датчике. Гальванометр показывает значение ЭДС Е₂.

5. Повторить измерения при указанных в таблице значениях тока через электромагнит  и продольного тока через образец, заполняя таблицу 1.

6. По полученным значениям E₁ и E₂ рассчитать ЭДС Холла E_Хл по формуле (5) для данного значения  и индукции в зазоре электромагнита В.

Обработка результатов измерений

1. Определение постоянной Холла.

По данным измерений для I_эм = 2,5 А и I_пр = 1,54,0 построить на миллиметровой бумаге график зависимости E_Хл = f(I_пр). При В = const (т.е. при неизменном значении тока через электромагнит) график представляет собой прямую, коэффициент которой к оси абсцисс численно равен [формула(6)] R_Хл^.В/d. Из экспериментального графика можно определить  коэффициент наклона прямой к оси абсцисс (рис.4):

   

Тогда:    

При расчете необходимо учесть, что в данной установке при токе Iэм = 2,5 А напряженность поля в зазоре электромагнита Н = 96000 А/м.

2. Расчет концентрации электронов в образце n.

Вычисления провести по формуле:

где e - заряд электрона, e = 1,6·10^-19Кл.

3. Определение индукции магнитного поля в зазоре электромагнита.

Для используемого в данной работе электромагнита значение индукции известно только при силе тока равной 25 А. Чтобы определить значения индукции для токов через электромагнит равных 2.0;3.0; 3.5 и 4.0 А, воспользуемся графическим методом, который уже применялся в работе для определения постоянной Холла. Для каждого значения тока электромагнита необходимо построить на миллиметровой бумаге график зависимости E_Хл = f(I_пр) и по коэффициенту наклона каждого графика определить  значение индукции магнитного поля в зазоре электромагнита (рис.4):

.

По полученным значениям индукции построить график зависимости B = f(I_эм).

4. Оценка погрешности определения величин R_хл, n, B.

Зная приборные ошибки цифрового вольтметра/ амперметра и миллиамперметра и формулы, по которым рассчитываются искомые величины, вычислить погрешности R_Хл, n и В.