 |
Измерение индукции и напряженности магнитного поля приборами с эффектом Холла
|
|
|
|
Эффект Холла заключается в следующем: если пластинку из полупроводникового материала (рис. 12.4) поместить в магнитное поле, вектор индукции которого В перпендикулярен плоскости пластины, и пропустить по ней ток I, то на боковых гранях пластинки возникает разность потенциалов – эдс Холла Ех, направленная перпендикулярно векторам 
и 
(12.14)
где RX – постоянная Холла, определяемая материалом пластинки (германий, мышьяковистый индий, сурмянистый индий и т. д.) и Δ – толщина пластинки.
Из уравнения (12.14) следует, что если I = const, то EX = φ(B).
Приборы, использующие эффект Холла, применяются для измерения индукции как постоянных, так и переменных магнитных полей в широком диапазоне частот. При этом стараются получить эдс Холла переменной, чтобы можно было использовать в схеме прибора усилитель переменного тока. Для этого при измерении индукции постоянного поля через пластинку (преобразователь Холла) пропускают переменный ток, а при измерении индукции переменного поля – постоянный.
Преобразователь Холла обладает высокой чувствительностью, малыми габаритами и независимостью Ех от частоты в достаточно широких пределах (до 1012 Гц). К недостаткам преобразователя Холла следует в первую очередь отнести зависимость его параметров от температуры. Для уменьшения влияния температуры преобразователь Холла в некоторых приборах заключают в термостат.
С целью повышения точности измерения эдс Холла всегда измеряется компенсационным методом.
Изучение эффекта Холла
В данной работе используется: Датчик Холла (ДХ), вольтметр (V), миллиамперметр, источник тока, потенциометр.
Порядок выполнения работы:
|
|
|
1. Собрать рабочую схему (рис. 12.5). На миллиамперметре установить диапазон 3 мА.
Рис. 12.5. Принципиальная схема
2. Движком потенциометра установить величину тока в датчике 0,5 мА, нажатием на кнопку ввести в плоскость датчика постоянный магнит и по вольтметру V определить появление холловской эдс на выходе датчика.
3. Если вольтметр V не зафиксировал появление эдс, последовательно увеличить величину тока в датчике на 0,5 мА, повторить опыт до появления эдс в цепи вольтметра.
4. В диапазоне появления эдс в цепи датчика, перейти на изменения подаваемого тока в датчике, при котором возникает эффект Холла. Опыт повторить не менее трех раз.
Задание
1. Определить баллистическую постоянную гальванометра с данной измерительной катушкой.
2. Измерить магнитную индукцию в воздушном зазоре магнитной системы при помощи баллистического гальванометра.
3. Измерить магнитную индукцию внутри цилиндрического магнита вдоль его оси, используя прибор с преобразователем Холла. Построить график В = φ(l).
4. Измерить веберметром максимальный магнитный поток цилиндрического магнита и, используя результаты измерений, рассчитать индукцию, принимая ее равномерной в среднем значении магнита.
Контрольные вопросы
1. Чем отличается баллистический гальванометр от обычного магнитоэлектрического гальванометра?
2. Какой метод магнитных измерений использован в веберметре?
3. Каким методом измеряется в данной работе магнитный поток в среднем сечении цилиндрического магнита?
4. Как устраняется влияние изменения температуры на преобразователь Холла в приборе?
5. Какое сопротивление должна иметь измерительная катушка к веберметру?
6. У баллистического гальванометра время одного периода колебания подвижной части Т0 = 20 с. Какова допустимая длительность импульса (tимп)?
7. Из какого материала изготавливаются преобразователи Холла?
|
|
|
8. Каким методом измеряется эдс Холла?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Электрические измерения / под ред. В.И. Малиновского. – М.: Энергоавтомиздат, 1985. – 416 с.
2. Измерение электрических и неэлектрических величин / под ред. Н.Н. Евтихеева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 352 с.
3. Шуйский, А.С. Измерения в электротехнических устройствах железнодорожного транспорта / А.С. Шуйский, В.М. Мельничук, С.А. Кучер. – М.: Транспорт, 1989. – 383 с.
4. Электрические измерения / под ред. А.В. Фремке. – Л.: Энергия, 1980. – 392 с.
5. Метрология и радиоизмерения: учеб. для вузов / В.И. Нефедов [и др.]; под ред. проф. В.И. Нефедова. – М.: Высш. шк., 2003. – 526 с.
6. Электрические измерения / под ред. В.И. Малиновского. – М.: Энергоавтомиздат, 1985. – 416 с.
7. Измерение электрических и неэлектрических величин / под ред. Н.Н. Евтихеева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 352 с.
8. Шуйский, А.С. Измерения в электротехнических устройствах железнодорожного транспорта / А.С. Шуйский, В.М. Мельничук, С.А. Кучер. – М.: Транспорт, 1989. – 383 с.
9. Электрические измерения / под ред. А.В. Фремке. – Л.: Энергия, 1980. – 392 с.
10. Метрология и радиоизмерения: учеб. для вузов / В.И. Нефедов [и др.]; под ред. проф. В.И. Нефедова. – М.: Высш. шк., 2003. – 526 с.
|
|
|
