Электричество и магнетизм, изучение свойств ферромагнетиков

6. Вычисление среднего значения логарифмического декремента затухания Q и погрешности его определения DQ осуществляется по методике определения случайной погрешности, используя формулы (II.1) - (II.3), где , , а Q вычисляется по формуле:

src="images/referats/13356/image258.png">

7. Рабочая формула для определения постоянной затухания

(4.29)

На основании (4.29) по методике определения погрешности косвенного измерения получим:

,

Расчет погрешности и среднего производится для каждого значения R.

8. Рабочие формулы для расчета углового коэффициента А в зависимости коэффициента затухания от величины сопротивления контура R:

.

Вычисление А и DА осуществляется методом наименьших квадратов по формулам (II.4) - (II.7), где , .

Вопросы для самопроверки

Какими физическими процессами можно описать электрические колебания, возникающие в контуре?

Сформулируйте уравнения затухающих и вынужденных колебаний в контуре.

Как определить разность фаз между током в контуре и внешней э. д. с.?

Что такое векторная диаграмма напряжений и токов? Какой вид она имеет при вынужденных колебаниях в RLC - контуре?

Определите резонансные частоты тока и напряжения на емкости при резонансе.

Сформулируйте понятия логарифмического декремента затухания и добротности контура. Как связаны данные величины между собой?

Перечислите последовательность обработки результатов эксперимента и порядок выполнения работы.

Лабораторная работа 4

Эффект Холла

Цель работы: изучение эффекта Холла в полупроводнике; исследование зависимости э. д. с. Холла от напряженности внешнего магнитного поля (градуировка датчика Холла); определение постоянной Холла, концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводнике; исследование распределения магнитного поля по оси короткого соленоида; сравнение с теоретической зависимостью.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

Эффектом Холла называется явление возникновения поперечной разности потенциалов в металле или полупроводнике между точками на прямой, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля и направлению вектора плотности тока . Поперечная разность потенциалов обусловлена магнитной составляющей силы Лоренца, действующей на движущийся со скоростью заряд:

(6.1)

Рассмотрим действие магнитного поля на полупроводник по которому течет ток. Пусть полупроводник имеет форму параллелепипеда сечением и длиной a. Электрическое поле направим вдоль оси x, магнитное поле вдоль оси y.

а) б)

Рис 6.1

При включении электрического поля в полупроводнике протекает ток с плотностью

(6.2)

где s - коэффициент электропроводности.

Под действием электрического поля носители заряда получают скорость направленного движения - дрейфовую скорость - против поля для электронов (Рис.6.1 а) и по полю для дырок (Рис.6.1 б). При включении магнитного поля на электроны и дырки действует сила , определяемая выражением (6.1), перпендикулярная и . Из уравнения движения носителей заряда следует, что за время t между двумя соударениями электроны и дырки приобретают скорость

(6.3)

С учетом (6.3), получаем для силы F выражение

, (6.4)

из которого следует, что сила Лоренца не зависит от знака носителей заряда и действует в направлении перпендикулярном и (6.4).

В результате действия силы отрицательные заряды отклоняются к верхней грани, а на нижней появляется их недостаток - положительный заряд (Рис.6.1 а). Аналогично осуществляется перераспределение положительных зарядов (Рис.6.1 б). Противоположные грани образца заряжаются и возникает электрическое поле. Это поле носит название поля Холла. Направление поля Холла зависит от знака носителей заряда. До наложения на образец магнитного поля эквипотенциальные поверхности представляли плоскости, перпендикулярные вектору . Величина будет расти до тех пор, пока поперечное поле не скомпенсирует силу Лоренца (6.4). После этого носители заряда будут двигаться как бы под действием одного поля , и траектория движения будет представлять собой прямую линию вдоль оси x. Суммарное электрическое поле будет повернуто на некоторый угол j относительно оси x или y.

Таким образом в ограниченном полупроводнике или металле поворачивается вектор электрического поля и между и возникает угол j, называемый углом Холла. Эквипотенциальные поверхности при этом повернуты на угол j относительно их первоначального положения, поэтому в точках, лежащих в одной плоскости, перпендикулярной появляется разность потенциалов , которая называется холловской разностью потенциалов.

Холл экспериментально определил, что зависит от плотности тока, индукции магнитного поля и свойств образца. Свойства образца определяются некоторой величиной R, называемой коэффициентом Холла. Четыре величины , , и R связаны эмпирическим соотношением:

 Скачать реферат