Лабораторная установка и метод измерений

В работе используется метод измерения ЭДС Холла на постоянном токе в постоянном магнитном поле. Установка включает в себя следующие основные элементы (рисунок 71.5)

1)электромагнит У

2) исследуемый образец в форме прямоугольного параллелепипеда с двумя токовыми (1, 2) и двумя холловскими (3, 4) контактами, закрепленным в держателе, который зажат между полюсами электромагнита;

3) цепь питания электромагнита: выпрямитель , амперметр , реостат для измерения силы тока, а, следовательно, и индукции магнитного поля, переключатель полярности магнитного поля П;

4) токовую цепь образца: выпрямитель , реостат для изменения силы тока, амперметр ;

5) милливольтметр для измерения ЭДС с холловских контактов.

В реостате используется низкоомный образец, сопротивление которого на несколько порядков ниже сопротивления милливольтметра, холловские электроды омические и контактное сопротивление их мало, поэтому измерение эдс милливольтметром дает верный результат.

На контактах 3,4 кроме ЭДС Холла возникает эдс неэквипотенциальности , обусловленная расположением контактов на неэвкипотенциальных поверхностях, которая зависит от направления и силы тока, и, следовательно, не меняет знака при изменении направления магнитного поля.

Поэтому можно написать следующие соотношения для измеряемых ЭДС на контактах 3,4 при противоположных направлениях магнитного поля (при постоянной величине индукции магнитного поля ) и одном и том же токе через образец:

; (71.12)

Эдс и одного знака, и так как для используемого образца < ,

(71.13)

Рисунок 71.3

Порядок выполнения работы:

1) Включить в сеть выпрямители, питающие электромагнит, токовую цепь образца и осветитель милливольтметра (одной штепсельной вилкой);

2) Установить некоторое значение тока через образец (в пределах (0,7-1) А) с помощью реостата в токовой цепи. Занести значение в таблицу. Последующие экспериментальные данные и результаты расчетов тоже также заносятся в таблицу.

3) В цепи электромагнита установить некоторое значение тока в пределах (0,7-1,1) А.

4) Измерить по показаниям милливольтметра значение ЭДС .

5) Измерить направление магнитного поля переключателем .

6) Измерить ЭДС .

7) Дважды изменить или и измерить соответствующие значения и .

8) Уменьшить и с помощью реостата до минимума и отключить от сети выпрямители и осветитель милливольтметра.

9) По значениям с помощью градировочного графика ( ) определить соответствующие значения .

10) Рассчитать ЭДС Холла для каждого из трех измерений

(71.14)

11) Определить соответствующие значения постоянной Холла

(71.15)

где d – толщина образца, равная м

12) Определить , и отдельную погрешность

, (71.16)

(71.17)

13) Определить концентрацию свободных носителей заряда в образца

n= (71.18)

где е = 1,6*10 Кл

(71.19)

Таблица 71.1

,А	,А	В, Тл	,мВ	,мВ	,мВ	R ,м	,м	м		n, м	м

Контрольные вопросы

1. Какие явления называются гальваномагнитными?

2. Какова физическая сущность эффекта Холла? Выведите значение постоянной Холла.

3. Определить знак ЭДС Холла для электронного и дырочного полупроводника при различных направлениях I и B.

4. Какого различие в проводников с одним двумя типами носителей заряда?

5. Какова температурная зависимость постоянной Холла для металлов и полупроводников?

6. Расскажите о применении эффекта Холла.

7. Какова методика измерений ЭДС Холла в настоящей работе?