Экспериментальная часть

 

Приборы и оборудование

1. ИП – источник питания

2. РV – цифровой вольтметр

3. ФПЭ-04 – модуль

4. С – соленоид

5. Ш – шток с нанесённой шкалой и закреплённым на торце датчиком Холла

 

Метод измерения

Для экспериментального исследования напряжённости магнитного поля на оси соленоида в настоящей работе используется метод, основанный на явлении Холла. Если через проводящую пластинку поперечным сечением a ´ h_g пропустить ток плотностью j и поместить её в поперечное магнитное поле с индукцией В, то перпендикулярно векторам j и B создаётся электрическое поле напряжённостью Е (рис. 11.4).

Рис. 11.4

 

Возникающая при этом разность потенциалов ∆φ _x (ЭДС Холла) пропорциональна величине тока и индукции магнитного поля

               (11.11)

где i _g = jah _g.

Коэффициент пропорциональности R _x называется постоянной Холла. В работе используется полупроводниковый датчик Холла марки Х501 с управляющим током i _g = 90 мА, поскольку постоянная Холла для полупроводников значительно больше, чем для металлов.

Силовые линии магнитного поля на оси соленоида направлены вдоль оси, поэтому датчик Холла должен располагаться на торце специального штока, вставляемого в соленоид. Толщина датчика h _gв направлении магнитного поля равна 0.2 мм. Для измерения положения датчика внутри соленоида по боковой грани штока нанесена миллиметровая шкала.

При отсутствии магнитного поля ЭДС Холла должна быть равна нулю. Однако вследствие различных побочных явлений, например, недостаточно точной установки выходных электродов датчика, измерительный прибор может показать некоторую разность потенциалов даже при отсутствии тока в соленоиде. Для исключения погрешностей измерения проводят дважды при двух противоположных направлениях тока в соленоиде. Тогда ∆φ_x = ½ (∆φ_x1 + ∆φ_x2). Однако в данной работе изменение направления тока в соленоиде не предусмотрено. Поэтому погрешность в определении dφ_x указана в паспорте ФПЭ-04.

 

Схема исследования и порядок выполнения работы