Описание экспериментальной установки Блок-схема установки

На рис.14.3 приведена блок-схема установки для изучения эффекта Холла. Установка состоит из электромагнита, датчика Холла с подъемным механизмом, блока питания Б5-47, милливольтметра В7-16, амперметра А.

Рис. 14.3.

Порядок выполнения работы

1. Проверьте схему подключения проводов на установке, согласно

приведенной блок-схеме (рис. 14.3).

2. Включите вольтметр в сеть и дайте ему прогреться 3-5 минут. На блоке питания Б5-47 установите выходное напряжение U_БП = 0, максимальную силу тока I_БП = 2 A.

3. Включите блок питания Б5-47 и дайте ему прогреться 2-3 минуты.

Опыт 1: Определение концентрации носителей

1. Установите микровинтом держатель датчика Холла точно между полюсами электромагнита. Положение датчика Холла определяется риской на держателе. Совместите эти риски с рисками на полюсах электромагнита.

2. Регулируя выходное напряжение прибора Б5-47, установите ток в обмотке электромагнита по амперметру I_эм = 0,5 A. Запишите показание вольтметра В7-16 U_Н в таблицу 14.1.

3. По формуле (9) найдите концентрацию носителей заряда при толщине кремниевой пластины (полупроводник р-типа) d = 0,01 мм. Данные вычислений занести в таблицу 14.1.

4. Силу тока I, протекающего через датчик Холла, рассчитать по закону Ома для U_Д =15 В, R_Д = 3 кОм, где U_Д и R_Д – напряжение на датчике Холла и его сопротивление соответственно.

5. Измерения повторить при силе тока в обмотке электромагнита по амперметру I_эм = 1 А согласно пп.1-4. Данные вычислений занести в таблицу 14.1.

6. Значения индукции магнитного поля В определить по графику В = f(I_эм) (рис. 14.4).

7. Найдите среднее значение концентрации носителей тока <n₊> по двум измерениям. Результаты вычислений занесите в табл. 14.1.

Рис. 14.4

Таблица 14.1

Iэм, A	UН, мВ	< UН > , мВ	n+	<n+>	RH	<RH>
0,5
1

Опыт 2: Изучение зависимости U_Н = f(B)

1. Включите прибор Б5-47. Изменяя силу тока электромагнита от 0 до 2А через каждые 0,2 А, снимите зависимость U_Н от величины магнитной индукции В. Значение индукции магнитного поля В определить по графику В = f(I_эм) (рис. 4). Полученные значения U_Н записать в табл. 14.2.

2. Постройте график зависимости U_Н = f(B).

Таблица 14.2

N, п/п	Iэм, А	B, Tл	UН, мВ
1 2 . .

Опыт 3: Изучение зависимости U_Н = f(Z)

Цель опыта – выяснить степень неоднородности магнитного поля между полюсами электромагнита, используя в качестве измерителя поля датчик Холла.

1. Установите микровинтом указатель держателя датчика Холла в нижнее положение (на отметку ~ 20 мм).

2. Установите силу тока электромагнита по амперметру I_эм = 0,5 A с помощью выбора необходимого напряжения на панели блока питания Б5-47.

3. Поднимите микровинтом держатель датчика Холла вверх на 3 мм.

Запишите показание U_Н по прибору В7-16 в таблицу 14.3.

4. Повторите измерения 20 раз, поднимая датчик Холла через каждые 3 мм до отметки 80 мм.

5. Постройте график зависимости U_Н = f(Z) при силе тока электромагнита I_эм = 0, 5 А.

Таблица 14.3

N, п/п	Iэм = 0,5 A
	Z, мм	UН, мВ
1
2
…