Методические указания к выполнению лабораторной работы №203а по физике для студентов всех специальностей и форм обучения Хабаровск (стр. 2 из 2)

U = U₀ + В tgα (8)

где tgα – тангенс угла наклона прямой на графике линейной зависимости U(В) (рис.6).

Знание α позволяет легко найти постоянную Холла

R =

. (9)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Определение постоянной Холла

1. Поместить датчик Холла в центр соленоида. Для этого сначала поместить шток с датчиком в положение «0» по шкале штока, а затем слегка выдвинуть шток до отсчета Z = -15 мм.

2. Включить источник питания ФПЭ ИП и мультиметр МТ в сеть 220 В. Измерить холловскую разность потенциалов U для токов через соленоид 0,50; 1,00; 1,50; 2,00 А. Полученные результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

№	I, А	В	U	U0	tgα	R
1	0,50
2	1,00
3	1,50
4	2,00

3. По известным значениям тока I используя формулу (1), рассчитать значения поля В ( значение К_с = 1,3 · 10^-2 Тл/А). Результаты занести в табл. 1.

4. Построить график зависимости холловской разности потенциалов от величины магнитного поля U (В) (примерный вид графика показан на рис. 6).

5. Из графика найти величину U₀ как значение U (0), а также тангенс угла α наклона прямой U (В). Результат занести в табл. 1. При этом следует обратить внимание на то, что tgα является размерной величиной ( В/Тл).

6. Рассчитать величину постоянной Холла по формуле (9). Результат занести в табл. 1.

Задание 2. Изучение распределения магнитного поля вдоль оси
соленоида

1. Установить величину тока в соленоиде I =1,00 А.

2. Выдвинуть шток до отказа, т.е. до отсчета Z = -110 мм по его шкале.

3. Измерить холловскую разность потенциалов U. Результат занести в табл. 2.

Таблица 2

Z, мм	- 110	- 100	…	-10	0	10	…	80
U
U – U0
B

4. Изменяя положение датчика Холла от одного края соленоида (Z = -110 мм) до другого (Z = +80 мм) с шагом ΔZ = 10 мм, измерить показания вольтметра U. Результаты занести в табл. 2.

5. Найти истинные значения ЭДС Холла U – U₀, учитывающие поправку U₀. Результаты занести в табл. 2.

6. Рассчитать значения индукции магнитного поля в соленоиде для каждого положения датчика по формуле

B =

,

вытекающей из соотношения (8).

7. Построить график зависимости индукции магнитного поля от координаты датчика В (Z).

8. На графике на оси Z сделать отметки, соответствующие центру соленоида
Z = –15 мм и его концам (подобно тому, как это сделано на рис.3).

9. Сделать вывод по результатам работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем создается и как обнаруживается стационарное магнитное поле?

2. В чем состоит принцип суперпозиции для магнитных полей?

3. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.

4. Как вводится понятие линий магнитной индукции? В чем состоит принципиальное отличие этих линий от силовых линий электростатических полей?

5. Какой вид имеет картина силовых линий магнитного поля соленоида конечной длины? Как изменится эта картина для бесконечного соленоида? Почему?

6. Используя закон полного тока, вывести формулу (3) для магнитного поля бесконечного соленоида.

6. В чем состоит эффект Холла? Выведете формулу (9) для постоянной Холла.

7. В чем состоит принципиальное отличие эффекта Холла в полупроводниках от эффекта в металлах?

8. Как с помощью постоянной Холла определить концентрацию носителей заряда?

9. Как, зная постоянную Холла, оценить значение средней длины свободного пробега электронов в металлах?

10. С чем связанна сложность расчета магнитного поля реального соленоида? Выведете формулу (2) для магнитного поля соленоида с плотным и равномерным распределением витков.

11. Какова физическая сущность гальваномагнитных явлений? Приведите примеры таких явлений.

12. Что называется подвижностью носителей тока в полупроводниках? Как с помощью эффекта Холла можно определить значения подвижностей?

13. Какие другие методы измерения магнитных полей вам известны?

14. Каковы практические применения эффекта Холла?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Детлаф А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, В.М. Яворский. – М.: Academia, 2010. – 720 с.

2. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Academia, 2010. – 560 с.