Laborator de Fizica STUDIUL EFECTULUI HALL

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Laborator de Fizica STUDIUL EFECTULUI HALL"

Κλωπᾶς Κορνάρος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Laboato de Fizica STUDIUL EFECTULUI ALL

2 I. Scopul Lucaii 1. Puneea in evidenta a Efectului all. Masuaea tensiunii all si deteminaea constantei all. II. Consideatii teoetice Figua 1 Efectul all consta in apaitia unei difeente de potential pe latuile unei pobe atunci când aceasta se gaseste in câmp magnetic si este stabatuta de cuent electic. Efectul all se poate pune în evidentã cu dispozitivul expeimental pezentat in Figua 1. Placa metalicã de dimensiuni a, b, c este plasata in câmpul magnetic B, oientat in lungul diectiei z si este pacusã în lungul ei (în diectia y) de un cuent de intensitate I. La teceea cuentului electic în sensul indicat în figua 1, datoita fotei electice electonii de conductibilitate ciculã cu o viteza v in lungul diectiei y în sens opus câmpului electic. In plus se stie ca asupa sacinilo electice aflate in miscae in câmp magnetic, in cazul nostu electonii de conductie, actioneaza fota Loentz cae este oientata paalel cu axa x confom elatiei: = ev B Sub actiunea acestei fote, electonii negativi sunt deviati spe stânga. Astfel, pe latua stânga a pobei exista un suplus de electoni, ia pe cea deapta un deficit de electoni. Ca umae apae o difeenta de potential U, cae conduce la apaitia unui câmp electic E, oientat si el in lungul diectiei x: U E = () b Acesta ae ca ezultat apaitia fotei electice, = ee cae actioneaza asupa putatoilo de sacina electica si se opune deviei in continuae a electonilo datoita fotei Loentz pana la stabiliea echilibu inte fote. Difeenta de potential U ceste pâna când cele douã fote F L si F E devin egale: F E F L U e = evb b (3) (1)

3 unde b este latimea placii). Daca consideam concentatia electonilo, n ca numaul de electoni de conductibilitate din unitatea de volum, atunci intensitatea cuentului electic se poate scie ca: Eliminând viteza din ecuatiile (3) si () se obtine tensiunea all: I = e n v a b () 1 IB IB U = = R ne a (5) a Aceastã intepetae a fenomenului este apoximativã, valoile expeimentale pentu R fiind deosebite de cele calculate cu fomula (5). Explicatia nepotiviilo constã în aceea cã s-a consideat fluxul de electoni ce constituie cuentul electic I ca fiind monocinetic, ceea ce nu e adevaat decât în cazul paticula al metalelo si semiconductoa elo putenic degeneate. Pint-un calcul mai pecis se poate detemina valoaea lui R = n A e unde A este o constanta ce depinde în pincipal de mecanismul difuziei putatoilo de sacina. R poate fi negativ sau pozitiv dupa cum putato ii de sacinã sunt electoni sau golui: R pµ p nµ n = A e () pµ p nµ n unde n si p sunt concentatiile putatoilo de sacina, electoni espectiv golui ia µp si µn sunt mobilitatile coespunzatoae. Mobilitatea se defineste ca apotul dinte viteza medie diijata a putatoilo de sacina sub actiunea unui câmp E si maimea câmpului exteio E. In functie de mobilitate, conductibilitatea electicã este: µ = E v (7) σ = e n µ + µ n p () Valoile lui R sunt cupinse înte si Vm/AT, in cazul majoitaii metalelo, acestea sunt mult mai mai pentu semiconductoae (10-10 Vm/AT ). Cunoscând valoaea si semnul constantei all se pot obtine infomatii pivind concentatia, mobilitatea si tipul putatoilo de sacinã. Din semnul lui R se deteminã tipul putatoilo de sacinã, cunoscând R n A = e se deteminã concentatia n. Pentu mateialele cu un singu tip de putatoi, din σ = n e µ ; n = R A e ezultã R σ = A u, de unde se deteminã mobilitatea µ. Pentu semiconductoaele cu ambele tipui de putatoi () întucât cunoscute sunt n, p, µ n si µ p pentu deteminaea concentatiei si mobilitatii este insuficientã deteminaea constantei all. 3

Efectul all ae numeoase aplicatii fiind utilizat în: a) domeniul masuatoilo electotehnice la masuaea câmpului magnetic si inductiei magnetice, la masuaea piedeilo în fie, a cuentilo continuu foate

4 Efectul all ae numeoase aplicatii fiind utilizat în: a) domeniul masuatoilo electotehnice la masuaea câmpului magnetic si inductiei magnetice, la masuaea piedeilo în fie, a cuentilo continuu foate intensi, la masuaea puteii în etelele de cuent continuu si altenativ a defazajului si a factoului de putee. b) domeniul calculatoaelo electonice si automaticã pin folosiea dispozitivului all ca multiplicato în calculatoae numeice, de asemenea este folosit pentu potectia automata a instalatiilo de scutcicuit, comutatoi faa contact, stabilizato de cuent etc. III. Metodica expeimentalã a) Descieea apaatuii Dispozitivul expeimental (fig.) se compune dint-un electomagnet confectionat din tole ARMCO în fomã de cadu, pentu a concenta cât mai bine de câmp magnetic. Fiecae bobina ae un numa mae de spie astfel valoaea maximã a cuentului de alimentae, I a bobinelo electomagnetului Figua fiind de 3A. Electomagnetul este conectat la o susã de 1 V potentiometul R (fig.a). Placa semiconductoae de gemaniu ce se studiaza, intodusã înte polii electomagnetului, este alimentatã de la un edeso static cu un cuent I de comandã masuat miliampemetul ma (fig.b). Cuentul maxim admis pin placuta este 10 ma. Tensiunea all se masoaa înte punctele 3 si ale placutei de gemaniu (fig.b). b) Modul de lucu 1. Se conecteaza cicuitul electomagnetului la 1 V si cicuitul în cae se gaseste poba la edesoul stabilizat 3- Volti.. Se citeste valoaea difeentei de potential înte punctele 3 si în absenta câmpului magnetic (intensitatea cuentului de alimentae a electomagnetilo I = 0). Existenta unei difeente de potential se datoeaza asimetiei contactelo 3 si fatã de axa oizontalã a placii semiconductoae si este egala cu cadeea de tensiune pe placã înte punctele 3 si. 3. Se fixeaza cu ajutoul eostatului R valoaea cuentului în electomagneti I = 1,5 A. Se modifica cuentul de comandã I pin poba de studiat din ma în ma pâna la ma citindu-se valoaea

5 tensiunii înte punctele 3 si. Se tine seama ca tensiunea indicatã de voltmetu este suma tensiunii de asimetie si a tensiunii all. Din gaficul de etalonae valoile tensiunii (în mv) în functie de valoile citite (în diviziuni). al voltmetului se scot. Se epetã masuatoile pentu alte douã valoi ale cuentului din electomagneti I B = A si I B =,5 A. IV. Pelucaea datelo expeimentale a) Deteminaea maimilo fizice si tasaea gaficelo 1. Cunoscând valoaea cuentului I B din electomagneti din gaficul de etalonae B = f(i B ) se deteminã valoaea inductiei B.. Pentu fiecae din cele 1 valoi expeimentale ale lui U obtinute pentu un anumit câmp B si un anumit cuent de comandã I se calculeaza I a B I B [A] B [T] I [ma] IB a [AT/m] U [div.] U [mv] R [Vm/AT] n [e - /m 3 ] σ µ [Ωm] -1 [m /Vs] 5

Σχετικά έγγραφα

Verificarea legii lui Coulomb

Verificarea legii lui Coulomb Legea lui Coulomb Veificaea legii lui Coulomb Obiectivul expeimentului Măsuaea foţei de inteacţiune înte două sfee încăcate electic în funcţie de: - distanţa dinte centele sfeelo; - sacinile electice de