Электричество и магнетизм (1188650), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî çíàòü íàïðàâëåíèå òîêà â îáðàçöå è íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ.Èçìåðèâ òîê I â îáðàçöå è íàïðÿæåíèå U34 ìåæäó êîíòàêòàìè 3è 4 â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ìîæíî, çíàÿ ïàðàìåòðû îáðàçöà,ðàññ÷èòàòü ïðîâîäèìîñòü ìàòåðèàëà îáðàçöà ïî î÷åâèäíîé îðìóëå:σ=I L34,U34 al(2)ãäå L34 ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòàêòàìè 3 è 4, a òîëùèíà îáðàçöà,l åãî øèðèíà.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü ÝÄÑ Õîëëà îò âåàáîòà 3.3.5133ëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè ðàçëè÷íûõ òîêàõ ÷åðåç îáðàçåö äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîíñòàíòû Õîëëà; îïðåäåëèòü çíàê íîñèòåëåé çàðÿäà è ïðîâîäèìîñòü ðàçëè÷íûõ ìåòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ.1.
Ïîäãîòîâüòå ïðèáîðû ê ðàáîòå.2. Ïðîâåðüòå ðàáîòó öåïè ïèòàíèÿ îáðàçöà. Äëÿ ýòîãî ïîäêëþ÷èòå êðàçú¼ìó áëîêà óïðàâëåíèÿ îäèí èç îáðàçöîâ ìåäíûé èëè ñåðåáðÿíûé.Óáåäèòåñü, ÷òî òîê ÷åðåç îáðàçåö ìîæíî èçìåíÿòü îò 0,5 äî 1,2 À.3. Ïðîâåðüòå ðàáîòó öåïè ìàãíèòà. Óñòàíîâèòå ðàçú¼ì Ê1 â ïîëîæåíèåI è îïðåäåëèòå äèàïàçîí èçìåíåíèÿ òîêà ÷åðåç ýëåêòðîìàãíèò.4. Ïðîêàëèáðóéòå ýëåêòðîìàãíèò. Äëÿ ýòîãî âñòàâüòå â çàçîð ýëåêòðîìàãíèòà ïðîáíóþ êàòóøêó ìèëëèâåáåðìåòðà è èññëåäóéòå çàâèñèìîñòüìàãíèòíîãî ïîòîêà Φ, ïðîíèçûâàþùåãî ïðîáíóþ êàòóøêó, îò òîêà Iì÷åðåç îáìîòêè ìàãíèòà (Φ = BSN ).
Çíà÷åíèå SN (ïëîùàäü ñå÷åíèÿïðîáíîé êàòóøêè íà ÷èñëî âèòêîâ â íåé) óêàçàíî íà äåðæàòåëå êàòóøêè.Ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà äëÿ 68 çíà÷åíèé òîêà ÷åðåç ýëåêòðîìàãíèò.5. Ïðîâåäèòå èçìåðåíèå ÝÄÑ Õîëëà. Äëÿ ýòîãî âñòàâüòå îáðàçåö â çàçîð âûêëþ÷åííîãî ýëåêòðîìàãíèòà è îïðåäåëèòå íàïðÿæåíèå U0 ìåæäóõîëëîâñêèìè êîíòàêòàìè 2 è 4 ïðè ìèíèìàëüíîì òîêå ÷åðåç îáðàçåö(≃ 0,5 À). Ýòî íàïðÿæåíèå U0 âûçâàíî íåñîâåðøåíñòâîì êîíòàêòîâ 2,4 è ïðè èêñèðîâàííîì òîêå ÷åðåç îáðàçåö îñòà¼òñÿ íåèçìåííûì.
Çíà÷åíèå U0 ñ ó÷¼òîì çíàêà ñëåäóåò ïðèíÿòü çà íóëåâîå.Âêëþ÷èòå ýëåêòðîìàãíèò è ñíèìèòå çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ U24 îòòîêà Iì ÷åðåç îáìîòêè ìàãíèòà ïðè èêñèðîâàííîì òîêå ÷åðåç îáðàçåö.Èçìåðåíèÿ ñëåäóåò ïðîâîäèòü ïðè ìåäëåííîì óâåëè÷åíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ. åçêèå èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ íàâîäÿò ÝÄÑ èíäóêöèèâ ïîäâîäÿùèõ ïðîâîäàõ è âûçûâàþò áîëüøèå îòêëîíåíèÿ ñòðåëêè ìèêðîâîëüòìåòðà.Ïîâòîðèòå èçìåðåíèÿ U = f (IM ) ïðè ïîñòîÿííîì òîêå ÷åðåç îáðàçåö äëÿ 56 åãî çíà÷åíèé â èíòåðâàëå 0,5 − 1,2 À. Ïðè êàæäîì íîâîìçíà÷åíèè òîêà ÷åðåç îáðàçåö âåëè÷èíà U0 áóäåò èìåòü ñâî¼ çíà÷åíèå.Ïðè ìàêñèìàëüíîì òîêå ÷åðåç îáðàçåö ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ U == f (IM ) ïðè äðóãîì íàïðàâëåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ.Äëÿ îáðàçöà èç öèíêà ñíèìèòå çàâèñèìîñòü U = f (IM ) ïðè îäíîìçíà÷åíèè òîêà ÷åðåç îáðàçåö (I ≃ 1 À).6.
Îïðåäåëèòå çíàê íîñèòåëåé â îáðàçöå. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî çíàòüíàïðàâëåíèå òîêà ÷åðåç îáðàçåö, íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è çíàêÝÄÑ Õîëëà. Íàïðàâëåíèå òîêà â îáðàçöå ïîêàçàíî çíàêàìè ¾+¿ è ¾−¿íà ðèñ. 1. Íàïðàâëåíèå òîêà â îáìîòêàõ ýëåêòðîìàãíèòà ïðè óñòàíîâêåðàçú¼ìà K1 â ïîëîæåíèå I ïîêàçàíî ñòðåëêîé íà òîðöå ìàãíèòà.134Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêàÍàïîìíèì, ÷òî çíàê ïîòåíöèàëà, ñîîòâåòñòâóþùèé òî÷êàì 2 èëè 4,ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ðèñ. 1.Çàðèñóéòå â òåòðàäè îáðàçåö.
Óêàæèòå íà ðèñóíêå íàïðàâëåíèå òîêà, ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ïîëîæåíèå ðàçú¼ìà K1 ) è çíàê ïîòåíöèàëà, ñîîòâåòñòâóþùèé êëåììå 4 (ïîëîæåíèå êëþ÷à K2 ïðè îòêëîíåíèè ñòðåëêèâîëüòìåòðà âïðàâî).Îïðåäåëèòå çíàê íîñèòåëåé çàðÿäà äëÿ êàæäîãî èç äâóõ îáðàçöîâ.7. Îïðåäåëèòå óäåëüíóþ ïðîâîäèìîñòü îáðàçöà. Äëÿ ýòîãî óäàëèòå äåðæàòåëü ñ îáðàçöîì èç çàçîðà. Óñòàíîâèòå ïåðåêëþ÷àòåëü ìèêðîâîëüòìåòðà ¾ÏÅÄÅËÛ ÈÇÌÅÅÍÈß¿ íà 750 ìêÂ. Êëþ÷ K3 ïîñòàâüòå â ïîëîæåíèå U34 .Ïðè òîêå ÷åðåç îáðàçåö ∼ 1 À èçìåðüòå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ ìåæäóêîíòàêòàìè 3 è 4 äëÿ êàæäîãî èç äâóõ îáðàçöîâ.8. Çàïèøèòå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ è ïàðàìåòðû îáðàçöîâ L34 a, l,óêàçàííûå íà äåðæàòåëÿõ.àáîòà 3.3.6135Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1.
Êàêèå âåùåñòâà íàçûâàþò äèýëåêòðèêàìè, ïðîâîäíèêàìè, ïîëóïðîâîäíèêàìè? ×åì îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷èå èõ ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ? Êàê çàâèñèò îòòåìïåðàòóðû ïðîâîäèìîñòü ìåòàëëîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâ?2. Äàéòå îïðåäåëåíèå êîíñòàíòû Õîëëà. Êàê çàâèñèò êîíñòàíòà Õîëëà îò òåìïåðàòóðû ó ìåòàëëîâ è ïîëóïðîâîäíèêîâ?3. Çàâèñèò ëè ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ êîíñòàíòû Õîëëà îò ãåîìåòðèè îáðàçöà?4. Êàê óñòðîåí ìèëëèâåáåðìåòð? Çàâèñÿò ëè åãî ïîêàçàíèÿ îò ñîïðîòèâëåíèÿèçìåðèòåëüíîé êàòóøêè? Êàêèì äîëæíî áûòü ýòî ñîïðîòèâëåíèå ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîïðîòèâëåíèåì ðàìêè ïðèáîðà: áîëüøèì èëè ìàëåíüêèì?ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1.
Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. Ò. III. Ýëåêòðè÷åñòâî Ì.: Íàóêà,1983. 98, 100.2. Ïàðñåëë Ý. Ýëåêòðè÷åñòâî è ìàãíåòèçì. Ì.: Íàóêà, 1983. ë. 4, 46;ë. 6, 9 (Áåðêëååâñêèé êóðñ èçèêè. Ò. II).Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1. àññ÷èòàéòå èíäóêöèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ B äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ òîêà è ïîñòðîéòå ãðàèê çàâèñèìîñòè B = f (IM ).2. àññ÷èòàéòå ÝÄÑ Õîëëà ïî îðìóëå (1) è ïîñòðîéòå íà îäíîì ëèñòå ñåìåéñòâî õàðàêòåðèñòèê Eõ = f (B) ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ òîêà I÷åðåç îáðàçåö (äëÿ ìåäè èëè ñåðåáðà).
Îïðåäåëèòå óãëîâûå êîýèöèåíòû k(I) = ∆E /∆B ïîëó÷åííûõ ïðÿìûõ.Ïîñòðîéòå ãðàèê k = f (I). àññ÷èòàéòå óãëîâîé êîýèöèåíò ïðÿìîé è ïî îðìóëå (3.26) îïðåäåëèòå âåëè÷èíó ïîñòîÿííîé Õîëëà Rõ .Äëÿ öèíêà èçîáðàçèòå íà ãðàèêå çàâèñèìîñòü Eõ = f (B) è ïî íàêëîíó ïðÿìîé ðàññ÷èòàéòå ïîñòîÿííóþ Õîëëà.Äëÿ îáîèõ îáðàçöîâ ðàññ÷èòàéòå êîíöåíòðàöèþ n íîñèòåëåé òîêà ïîîðìóëå (3.27).Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè è ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû ñ òàáëè÷íûìè.3. àññ÷èòàéòå óäåëüíóþ ïðîâîäèìîñòü σ ìàòåðèàëà îáðàçöîâ ïî îðìóëå (2).Èñïîëüçóÿ íàéäåííûå çíà÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè n è ïðîâîäèìîñòè σ ,ñ ïîìîùüþ îðìóëû (3.20) ðàññ÷èòàéòå ïîäâèæíîñòü b íîñèòåëåé òîêà â îáùåïðèíÿòûõ äëÿ ýòîé âåëè÷èíû âíåñèñòåìíûõ åäèíèöàõ: ðàçìåðíîñòü íàïðÿæ¼ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ [E] = [U/L] = Â/ñì,ðàçìåðíîñòü ñêîðîñòè [v] = ñì/ñ, ïîýòîìó ðàçìåðíîñòü ïîäâèæíîñòè[b] = ñì2 /(·ñ).Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè è ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû ñ òàáëè÷íûìè.àáîòà 3.3.6Âëèÿíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ïðîâîäèìîñòüïîëóïðîâîäíèêîâÖåëü ðàáîòû: èçìåðåíèå ìàãíåòîñîïðîòèâëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ îáðàçöîâ ðàçëè÷íîé îðìû. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ýëåêòðîìàãíèò, ìèëëèâåáåðìåòð, öèðîâîé âîëüòìåòð, àìïåðìåòð, ìèëëèàìïåðìåòð, ðåîñòàò, îáðàçöû ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî àíòèìîíèäà èíäèÿ (InSb) n-òèïà.Ýëåìåíòàðíàÿ òåîðèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà â ìåòàëëàõ è ïîëóïðîâîäíèêàõ èçëîæåíà âî ââåäåíèè.Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿìàãíåòîñîïðîòèâëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâ è ãåîìåòðè÷åñêîãî ðåçèñòèâíîãî ýåêòà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ.
1. çàçîðå ýëåêòðîìàãíèòà (ðèñ. 1à) ñîçäà¼òñÿ ïîñòîÿííîå ìàãíèòíîåïîëå. Òîê ïèòàíèÿ ìàãíèòà ïîäà¼òñÿ îò ñåòè (=120 Â), ðåãóëèðóåòñÿðåîñòàòîì R1 è èçìåðÿåòñÿ àìïåðìåòðîì A1 .Ìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ â çàçîðå èçìåðÿåòñÿ ïðè ïîìîùè ìèëëèâåáåðìåòðà. Îïèñàíèå ìèëëèâåáåðìåòðà è ïðàâèëà ðàáîòû ñ íèì ïðèâåäåíûíà ñ.
138.Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.136Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêàK1a)Ýëåêòðîìàãíèò◦ ◦+ A1∅R1∅120 B∅∅Áëîê óïðàâëåíèÿá)Öèðîâîéâîëüòìåòð∅ ∅∅ ∅K2◦ ◦+Ñåòü 220 ÂR0 395ÂA2 R2 200r- 4r- 3r- 2r1Äèñêe1 632 ?4ÏëàñòèíàÎáðàçåö ñ ðàçú¼ìîìèñ. 1. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿíà ïðîâîäèìîñòü ïîëóïðîâîäíèêîâÎáðàçåö â îðìå êîëüöà (äèñê Êîðáèíî) èëè ïëàñòèíêè, ñìîíòèðîâàííûé â ñïåöèàëüíîì äåðæàòåëå, ïîäêëþ÷àåòñÿ ê èñòî÷íèêó ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ 5 Â. Ïðè çàìûêàíèè êëþ÷à Ê2 ñêâîçü îáðàçåö òå÷¼ò òîê, âåëè÷èíà êîòîðîãî èçìåðÿåòñÿ ìèëëèàìïåðìåòðîì A2 è ðåãóëèðóåòñÿ ðåîñòàòîì R2 . Áàëëàñòíîå ñîïðîòèâëåíèå R0 îãðàíè÷èâàåò òîê÷åðåç îáðàçåö. Èçìåðÿåìîå íàïðÿæåíèå ïîäà¼òñÿ íà âõîä öèðîâîãîâîëüòìåòðà.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ ïðè ïîñòîÿííîì òîêå ÷åðåç îáðàçåö èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íà îáðàçöå îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿè îò îðèåíòàöèè îáðàçöà â ìàãíèòíîì ïîëå; ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèéðàññ÷èòàòü ïîäâèæíîñòü ýëåêòðîíîâ, óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëà îáðàçöà è êîíöåíòðàöèþ ýëåêòðîíîâ.1.
Ïîäãîòîâüòå ïðèáîðû ê ðàáîòå.2. Êîíöû îò òî÷åê 3 è 4 ðàçú¼ìà ïîäñîåäèíèòå ê êëåììàì âîëüòìåòðà.àáîòà 3.3.61373. Ïðèñîåäèíèòå äèñê Êîðáèíî ÷åðåç ðàçú¼ì ê öåïè ïèòàíèÿ. Îïðåäåëèòå äèàïàçîí èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà ÷åðåç îáðàçåö.4. Îïðåäåëèòå äèàïàçîí èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà ÷åðåç ýëåêòðîìàãíèò èïîäáåðèòå ïîäõîäÿùèé ïðåäåë èçìåðåíèé àìïåðìåòðà A1 .5.
Ïðîêàëèáðóéòå ýëåêòðîìàãíèò ñ ïîìîùüþ ìèëëèâåáåðìåòðà èññëåäóéòå çàâèñèìîñòü èíäóêöèè B ìàãíèòíîãî ïîëÿ â çàçîðå îò òîêà Iì ÷åðåç îáìîòêè ìàãíèòà. Äëÿ ðàñ÷¼òà èíäóêöèè èçìåðüòå ïîòîê Φ âåêòîðàìàãíèòíîé èíäóêöèè, êîòîðûé ïðîíèçûâàåò ïðîáíóþ êàòóøêó, íàõîäÿùóþñÿ â çàçîðå (Φ = BSN ). Çíà÷åíèå SN (ïëîùàäü ñå÷åíèÿ êîíòóðàêàòóøêè íà ÷èñëî âèòêîâ â íåé) óêàçàíî íà äåðæàòåëå êàòóøêè.6. Ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà äëÿ 68 çíà÷åíèé òîêà Iì÷åðåç ýëåêòðîìàãíèò.7.
Èññëåäóéòå ìàãíåòîñîïðîòèâëåíèå îáðàçöîâ. Äëÿ ýòîãî âñòàâüòå äèñêâ çàçîð âûêëþ÷åííîãî ýëåêòðîìàãíèòà è óñòàíîâèòå òîê ÷åðåç îáðàçåö I0 = 25 ìÀ. Èçìåðüòå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ U0 íà îáðàçöå.8. Âêëþ÷èòå ýëåêòðîìàãíèò è ñíèìèòå çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ U íàîáðàçöå îò òîêà Iì ÷åðåç îáìîòêè ìàãíèòà ïðè èêñèðîâàííîì òîêå I0 == 25 ìÀ ÷åðåç îáðàçåö.9. Ïðîâåðüòå, ÷òî ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ íå çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ.10. Âìåñòî äèñêà Êîðáèíî ïîäêëþ÷èòå ê èçìåðèòåëüíîé öåïè îáðàçåö,èìåþùèé îðìó ïëàñòèíêè. Ïîìåñòèòå îáðàçåö â çàçîð âûêëþ÷åííîãîýëåêòðîìàãíèòà è èçìåðüòå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ U0 íà îáðàçöå ïðè òîêå÷åðåç îáðàçåö 10 ìÀ.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
