Электричество и магнетизм изучение свойств ферромагнетиков (стр. 7 из 14)
Здесь при расчетах следует учесть, что погрешность определения резонансной частоты Dnрез и полосы пропускания D (Dn) следует считать равной суммарной приборной погрешности установки частоты генератора и погрешности определения амплитуды осциллографом, равной в нормальных условиях эксплуатации Dnосц= ±5%, так что
, (4.23)где
, n - значение частоты в Гц, устанавливаемое на лимбе генератора. На основании (4.13) по методике расчета косвенных погрешностей получим следующую формулу для DQ: 
, 
,Расчет Q и DQ проводится для каждого значения сопротивления нагрузки.
2. Рабочие формулы для расчета активного активного сопротивления катушки индуктивности:
, 
Расчет погрешности осуществляется на основании формулы (4.17) и методики расчета погрешности косвенного измерения, в результате чего получаем:
, (4.24)где
- погрешность измерения амплитуды осциллографом в нормальных условиях эксплуатации.Зависимость (4.24) получена при условии, что номиналы сопротивлений R1 и R2 заданы точно. Поэтому погрешность определения суммарного сопротивления контура, вычисляемого по формуле:
, равна погрешности 
, т.е. DR=DrL, а погрешность обратного сопротивления 
.3. Вычисление постоянной A в зависимости добротности контура от величины обратного сопротивления контура осуществляется методом наименьших квадратов для случая, когда прямая проходит через начало координат, используя формулу (II.8), где
, 
.Рабочая формула:
Погрешность определения углового коэффициента DA находится из соотношения (II.9).
4. Рабочая формула для проверки закона Ома при резонансе:
, 
(4.25)Вычисление погрешности определения среднего значения э. д. с. De осуществляется по методике расчета случайной погрешности, используя формулы (II.1) - (II.3), где
, 
.5. Погрешность определения периода затухающих колебаний складывается из случайной погрешности DTсл многократного измерения по кривым затухания и систематической погрешности определения времени по осциллографу, равной в нормальных условиях работы
. Поэтому результирующая погрешность, рассчитанная по методике определения полной погрешности: 
(4.26)Величина DTсл рассчитывается по методике определения случайной погрешности прямых многократных измерений с использованием формул (II.1) - (II.3), где
, 
.6. Вычисление среднего значения логарифмического декремента затухания Q и погрешности его определения DQ осуществляется по методике определения случайной погрешности, используя формулы (II.1) - (II.3), где
, 
, а Q вычисляется по формуле: 
7. Рабочая формула для определения постоянной затухания
(4.29)На основании (4.29) по методике определения погрешности косвенного измерения получим:
,Расчет погрешности
и среднего 
производится для каждого значения R.8. Рабочие формулы для расчета углового коэффициента А в зависимости коэффициента затухания от величины сопротивления контура R:
.Вычисление А и DА осуществляется методом наименьших квадратов по формулам (II.4) - (II.7), где
, 
.Вопросы для самопроверки
Какими физическими процессами можно описать электрические колебания, возникающие в контуре?
Сформулируйте уравнения затухающих и вынужденных колебаний в контуре.
Как определить разность фаз между током в контуре и внешней э. д. с.?
Что такое векторная диаграмма напряжений и токов? Какой вид она имеет при вынужденных колебаниях в RLC - контуре?
Определите резонансные частоты тока и напряжения на емкости при резонансе.
Сформулируйте понятия логарифмического декремента затухания и добротности контура. Как связаны данные величины между собой?
Перечислите последовательность обработки результатов эксперимента и порядок выполнения работы.
Лабораторная работа 4
Эффект Холла
Цель работы: изучение эффекта Холла в полупроводнике; исследование зависимости э. д. с. Холла от напряженности внешнего магнитного поля (градуировка датчика Холла); определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводнике; исследование распределения магнитного поля по оси короткого соленоида; сравнение с теоретической зависимостью.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.
Эффектом Холла называется явление возникновения поперечной разности потенциалов в металле или полупроводнике между точками на прямой, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля
и направлению вектора плотности тока 
. Поперечная разность потенциалов обусловлена магнитной составляющей силы Лоренца, действующей на движущийся со скоростью 
заряд: 
(6.1)Рассмотрим действие магнитного поля на полупроводник по которому течет ток. Пусть полупроводник имеет форму параллелепипеда сечением
и длиной a. Электрическое поле направим вдоль оси x, магнитное поле вдоль оси y. 
а) б)
Рис 6.1
При включении электрического поля в полупроводнике протекает ток с плотностью
(6.2)где s - коэффициент электропроводности.
Под действием электрического поля носители заряда получают скорость направленного движения
- дрейфовую скорость - против поля для электронов (Рис.6.1 а) и по полю для дырок (Рис.6.1 б). При включении магнитного поля на электроны и дырки действует сила 
, определяемая выражением (6.1), перпендикулярная 
и . Из уравнения движения носителей заряда следует, что за время t между двумя соударениями электроны и дырки приобретают скорость 
(6.3)С учетом (6.3), получаем для силы F выражение
, (6.4)из которого следует, что сила Лоренца не зависит от знака носителей заряда и действует в направлении перпендикулярном
и (6.4).В результате действия силы отрицательные заряды отклоняются к верхней грани, а на нижней появляется их недостаток - положительный заряд (Рис.6.1 а). Аналогично осуществляется перераспределение положительных зарядов (Рис.6.1 б). Противоположные грани образца заряжаются и возникает электрическое поле. Это поле носит название поля Холла. Направление поля Холла
зависит от знака носителей заряда. До наложения на образец магнитного поля эквипотенциальные поверхности представляли плоскости, перпендикулярные вектору . Величина будет расти до тех пор, пока поперечное поле не скомпенсирует силу Лоренца (6.4). После этого носители заряда будут двигаться как бы под действием одного поля 
, и траектория движения будет представлять собой прямую линию вдоль оси x. Суммарное электрическое поле 
будет повернуто на некоторый угол j относительно оси x или y.