Экспериментальная установка

В работе используется датчик ДХК-0.50 (рис. 7.4). Его параметры: толщина а = 0,2 мм, высота b = 3 мм, длина с = 5 мм. Датчик крепится на конце ручного держателя Г-образной формы.

Экспериментальная установка собрана согласно схеме, изображенной на рис.7.5. Источник тока с =17 В подключен через реостат R, амперметр А и ключ К₁ на катушку. Катушка имеет диаметр D=75±0,5 мм, плотность намотки n=3360 м^-1.

Для создания поля  датчик Холла ДХ соединен через миллиамперметр и ключ К₂  с источником тока с =4,8 В. Холловская разность потенциалов  снимается с датчика милливольтметром.

Рис.7.5.Схема экспериментальной установки

Градуировка датчика

Проведите измерения в следующем порядке:

1. Включите ключом К₂ источник тока . При включении на блоке загорается красная лампочка.

2. Миллиамперметр и милливольтметр включите в режим мА и мВ соответственно. При этом их начальные показания должны быть в диапазоне 2,22-2,24 мА и 0,6-0,8 мВ (обратите внимание на знак напряжения).

3. Включите ключом К₁ источник тока . Проверьте регулировку тока при помощи реостата R от нуля до максимального значения (5 А) по показаниям амперметра А.

4. Установите датчик Холла в середину катушки.

5. Постепенно повышая напряжение на катушке реостатом R снимайте показания амперметра А тока катушки I_к через каждые 0,5А и соответствующие им значения ЭДС Холла . Результаты вносите в таблицу 7.1.

6. Пункты 4 и 5 повторите, изменяя направление тока в катушке переключателем П.

7. Для каждого значения I_к вычислите значенияиндукции магнитного поля катушки B по формуле , где = 4 Гн/м – магнитная постоянная. Результаты внесите в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

8. Постройте график зависимости Холловской разности потенциалов U_x от проекции вектора магнитной индукции на ось соленоида  (см. пример на рис. 7.2).

9. Найдите значения  (по угловому коэффициенту прямой на графике, см. пример на рис. 7.2) и .

Измерение индукции магнитного поля вдоль оси соленоида

Проведите измерения индукции поля вдоль оси соленоида при токе не более 1 А в следующем порядке:

1. Перемещая датчик Холла вдоль оси соленоида, измеряйте показания холловской разности потенциалов , занесите результаты вместе с расстоянием от края соленоида (см. рис.  в табл. 7.2.

Таблица 7.2

№	, см	В, Тл	Ux, мВ (ток катушки в одном направлении)	Ux, мВ (ток катушки в другом направлении)
1.	0
2.	0,6
10.	3

3. По формуле (7.10) определите значение магнитной индукции .

4. Постройте график зависимости

5. На том же графике постройте теоретическую кривую по формуле

,                  (7.13)

где Гн/м – магнитная постоянная,  – линейная плотность витков соленоида,  - сила тока. В приближении очень длинного соленоида ,  тогда поле внутри можно считать однородным с индукцией

.                                             (7.14)

Рис. 7.6. Схема и размеры соленоида

Определение параметров датчика

Зная размеры датчика Холла, определите следующие его параметры:

1. По найденному значению  рассчитайте постоянную Холла К для трех значений В и U_x при I₁₂ = 2,22 мА. Найдите среднее арифметическое .

2. Воспользовавшись формулой (7.7), рассчитайте концентрацию электронов n₀ в полупроводнике.

3. По формуле (7.10) рассчитайте скорость упорядоченного движения электронов v.

Контрольные вопросы

1. Объясните эффект Холла с электронной точки зрения.

2. Разъясните, что понимается под названием “угол Холла”?

3. Расскажите, от чего зависит постоянная Холла?

4. Объясните, как можно определить концентрацию носителей заряда?

5. Объясните, каким образом можно с помощью эффекта Холла определить тип проводимости полупроводника.

6. Разъясните, как может быть определена скорость упорядоченного движения зарядов?

7. Получите единицы измерения постоянной Холла, концентрации носителей заряда, скорости упорядоченного движения зарядов.

8. Приведите примеры применения датчиков Холла в системах управления.

III. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ.
 Лабораторная работа № 2.8
Свободные механические колебания

Цель работы: изучение механических гармонических, ангармонических и затухающих колебаний с помощью математического и физического маятников.

Приборы и принадлежности: физические маятники – шары на нитях, секундомер, линейка.

Литература: [1-4]

План работы:

1. Изучение гармонических колебанийфизического и математического маятников.

2. Изучение ангармонических колебанийфизического маятника.

3. Изучение затухающих колебаний.

4. Измерение периода малых колебаний математического маятника и определение ускорения свободного падения.

5. Исследование зависимости периода колебаний маятника от амплитуды.

6. Исследование затухающих колебаний маятника.

7. Изучение темы «Свободные колебания математического маятника» с помощью программы «Открытая физика».