Описание установки

Схема установки представлена на рис. 2. В ее состав входят – датчик Холла 1, проволочная рамка 2 и электромагнит ЭМ.

Сила тока I, протекающего через датчик Холла, создается источником постоянного напряжения ε2, изменяется реостатом R2 и регистрируется амперметром А2, а напряжение Холла измеряется вольтметром V2.

Переменное магнитное поле создается электромагнитом ЭМ. Обмотка электромагнита питается от источника переменного напряжения ε1, сила тока в цепи электромагнита регулируется реостатом R1 и регистрируется амперметром А1.

 

 

Рис. 2. Датчик Холла и проволочная рамка в магнитном поле

 

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС εВ, наводимая в проволочной рамке, определяется выражением:

, (8)

где Ф – магнитный поток, пронизывающий рамку, который в случае однородности магнитного поля и его перпендикулярности рамке находится как произведение В и S; – площадь рамки; – переменное магнитное поле с амплитудой колебаний В0 и частотой колебаний f = 50 Гц. Найдя значение магнитного потока Ф и взяв производную от выражения (8), получим:

. (9)

Выражение (9) является уравнением гармонического колебания, в котором квадратными скобками выделена амплитуда колебаний ЭДС, наводимой в проволочной рамке, . Вольтметр V1 определяет действующее значение ЭДС. Чтобы перейти к амплитудному значению, необходимо действующее значение домножить на . Следовательно, , и амплитуда колебаний вектора магнитной индукции определяется следующим образом:

. (10)

Подставив (10) в (6), получим:

. (11)

При неизменной силе тока в электромагните все величины, взятые в скобки в выражении (12), являются константами, и зависимость представляет собой прямую вида , где у соответствует UХ; х соответствует , а величина а равна выражению в скобках формулы (11). Следовательно, постоянную Холла можно определить следующим образом:

, (12)

где угловой коэффициент а можно найти, воспользовавшись методом наименьших квадратов (МНК).

 

2. Порядок выполнения измерений

 

2.1. Установить заданный ток электромагнита.

2.2. Изменяя ток в датчике Холла, регистрировать напряжение Холла (7 ¸ 10 точек). Данные занести в таблицу.

2.3. Повторить пункт 2.2 для еще двух значений тока электромагнита.