Выполнение работы

Оборудование: миниблоки «Ключ» и «Датчик Холла», тороидальный сердечник с обмоткой и прорезью (электромагнит), мультиметр, стрелочный амперметр, источник питания 1,2…12 В, источник питания 3 В, соединительные провода.

1. Схема установки состоит из двух самостоятельных схем: первая – питание электромагнита (рис. 8.3а, 8.4а), вторая – питание датчика Холла (8.3б, 8.4б).

2. Соберите схему электромагнита. Для этого на наборном поле в левом верхнем углу установите миниблок «Ключ» на отведённое для него место, его выходы 3 и 4 проводами соедините с выводами электромагнитаL₁ на модуле «Магнитостатика». Вход (контакт 2) соедините с «–» стрелочного амперметра, «+» амперметра – с «+» источника питания 1,2…12 В.

3. Установите миниблок «Датчик Холла» на место «Магнетрона» соблюдая нумерацию контактов. Подайте питание на входы 1–2 от источника 3 В, а к выходу 3–4 подключите мультиметр в режиме 200 мВ.

4. Щуп с датчиком Холла установите в прорезь электромагнита до упора на щупе датчика.

5. Регулятор питания электромагнита установите в крайнее левое напряжение (минимум напряжения).

6. После проверки схемы преподавателем, включите модуль питания, мультиметр.

7. Регулятором выходного напряжения 12 В установите ток в электромагните 0,12 А, замерьте при этом токе напряжение датчика Холла U₁. Тумблером миниблока «Ключ» поменяйте направление тока в электромагните и замерьте U₂. Полученные данные запишите в табл. 8.1.

8. Проделывайте измерения аналогичные п. 7, увеличивая ток в электромагните с шагом 0,02А. Измерения проводите до 0,34 А, результаты заносите в табл. 8.1.

9. В графу «Параметры установки» запишите данные электромагнита: число витков электромагнита (N), ширину зазора (h) и данные датчика Холла: ток I и толщину d пластинки полупроводника (на корпусе миниблока).

Таблица 8.1

№ п/п	IЭМ, А	U1, мВ	U2, мВ	U, В	B, Тл	Параметры установки
1	0,12					N = h = d = I =
2	0,14
…	…
12	0,34

Обработка результатов измерений

1. Рассчитайте величину магнитной индукции В для каждого значения I_ЭМ, используя формулу (8.10). Результаты расчетов внесите в табл. 8.1.

2. Вычислите среднее значение напряжения Холла U (без учёта знака!) по формуле (8.12) для каждого зна­чения В.

3. По полученным результатам постройте график зависимости U(B).

4. Определите угловой коэффициент К экспериментальной прямой.

5. Используя формулу (8.1) и угловой коэффициент К, найдите значение постоянной Холла для данного полупроводника.

6. По формуле (8.9) вычислите концентрацию n носителей в исследуемом полупроводнике и сравните её с концентрацией n_А атомов в германии (Ge) или в кремнии (Si).

7. В выводе отметьте, какие закономерности эффекта Холла исследо­ваны в работе и укажите возможные применения датчика Холла.