polski dokument
Transkrypt
polski dokument
Wydział: WIEiT PRACOWNIA FIZYCZNA WFiIS AGH Data wykonania: 25.10.2016r. Imię i nazwisko: 1. Filip Raszka 2. Adam Jamka Temat: Halotron Rok: 2 Grupa: Data oddania: 8.11.2016r. Data oddania: Data zaliczenia: Zespół: 4 Nr ćwiczenia: 43 OCENA: Ćwiczenie 43: HALOTRON 1. Cel ćwiczenia Zapoznanie się ze zjawiskiem Halla, wycechowanie hallotronu i pomiar rozkładu pola magnetycznego pochodzącego od cewki kołowej i magnesu trwałego. 2. Zagadnienia kontrolne Dołączone do sprawozdania na oddzielnej kartce. 3. Układ pomiarowy 4. Wykonanie ćwiczenia A. Cechowanie hallotronu Po zestawieniu obwodu zgodnie z powyższym schematem i włączeniu mierników wraz z układami zasilającymi ustawiliśmy hallotron w środku cewki. Następnie przesuwając go w kierunku poziomym znaleźliśmy położenie odpowiadające maksymalnej wartości napięcia U. Później przesuwając go w kierunku pionowym znaleźliśmy położenie odpowiadające minimalnej wartości U. Dalej zaczęliśmy wykonywać pomiary napięcia U w zależności od natężenia prądu cewki I S (0-10 A zmieniając co 1 A) dla trzech różnych wartości prądu hallotronu I (3,5 mA, 5,0 mA, 7,3 mA). B. Pomiar rozkładu pola magnetycznego wzdłuż osi cewki Ustaliliśmy prąd hallotronu I na maksymalny 7,3 mA oraz cewki I S na 10 A. Zaczynając od środka cewki przesuwaliśmy hallotron o 0,5 cm i odczytywaliśmy napięcie U. C. Pomiar indukcji pola magnetycznego dla magnesu stałego (ferrytowego) Po wyłączeniu prądu cewki umieściliśmy w układzie magnes ferrytowy w trzech różnych odległościach od hallotronu 0 cm, 5 cm oraz 10 cm i postępowaliśmy jak w punkcie B. 5. Wyniki pomiarów Oryginalne wyniki dołączono do sprawozdania. 6. Opracowanie wyników Tabela przedstawiająca wyniki naszych pomiarów z punktu A. Prąd cewki IC [A] Prąd hallotronu I [mA] 3,5 5,0 7,3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4,1 6,1 8,5 4,4 6,5 9,0 4,6 6,9 9,6 4,9 7,2 10,1 Napięcie U [mV] 2,3 3,5 5,0 2,6 4,0 5,4 2,8 4,3 6,0 3,1 4,7 6,6 3,3 5,0 7,1 3,6 5,4 7,5 3,8 5,7 8,0 Na poniższym wykresie znajdują się nałożone wykresy napięcia U w zależności od prądu cewki IC dla trzech, różnych wartości prądu hallotronu I. Niepewności: u(Ic) = 0,1A (najmniejsza podziałka amperomierza) u(I) = 0,1mA (najmniejsza podziałka amperomierza) u(U) = 0,1mV (najmniejsza podziałka woltomierza dla tego przedziału) Proste utworzone na podstawie pomiarów: 12 10 y = 0,5091x + 4,9818 8 y = 0,3655x + 3,5636 6 4 y = 0,2573x + 2,3045 2 0 0 2 4 6 8 10 12 Otrzymane współczynniki a i b są potrzebne przy następujących przekształceniach: Stała część iloczynu dla r = 42,5mm i N = 40 Dla kolejnych natężeń hallotronu obliczam współczynnik c i R Natężenie 3,5 mA 5,0 mA 7,3 mA Wsp a 0,2573 0,3655 0,5091 Wsp b 2,3045 3,5636 4,9818 c 1345,77 1338,19 1276,67 R w omach 0,658 0,713 0,682 Średnie c: 1320,21 Średnie R: 0,684 ohma Niepewności typu A: U(c) = 21,88 U(R) = 0,015 ohma Tabela przedstawiająca nasze wyniki z podpunktu B. Odle 0 głość x [cm] Napię 8,4 cie U [mV] Induk 0,353 cja B 493 [mT] 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 8,8 9,0 9,2 9,4 9,3 9,1 8,8 8,4 8,0 7,6 0,394 997 0,41 575 0,436 502 0,426 126 0,394 997 0,353 493 0,311 989 0,270 484 0,457 0,446 254 878 Odległ ość x [cm] Napię cie U [mV] Indukc ja B [mT] 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 7,2 6,8 6,5 6,2 5,9 5,7 5,5 5,3 5,2 5,0 0,22 898 0,187 475 0,156 347 0,125 219 0,09 409 0,073 338 0,052 586 0,021 458 0,000 706 0,031 834 Wzór na indukcje, używający obliczonych wcześniej współczynnika c i oporu R: Wzór na indukcję teoretyczną: Wykres indukcji od odległości z zaznaczoną indukcją teoretyczną: Indukcja w mT od odległości 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 Indukcja[mT]: Teo: Tabela przedstawiająca nasze wyniki z podpunktu C (wykonaliśmy zbyt dużo pomiarów) Odległość halotronu x [cm] Odległość magnesu d [cm] 0 5 10 Odległość halotronu x [cm] Odległość magnesu d [cm] 0 5 10 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,4 4,4 3,8 6,2 4,2 3,8 6,1 4,1 3,8 5,8 4,1 3,7 5,5 4,0 3,7 5,3 3,9 3,7 5,0 3,9 3,7 4,8 3,9 3,7 4,5 3,9 3,7 4,4 3,8 3,7 4,2 3,8 3,7 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 4,1 3,8 3,7 4,0 3,8 3,7 4,0 3,7 3,7 3,9 3,7 3,7 3,9 3,7 3,7 3,9 3,7 3,6 3,8 3,7 3,6 3,8 3,7 3,6 3,8 3,7 3,6 3,8 3,7 3,6 Indukcja dla odległości: 0cm: 0,145971 mT ~ 0,15mT 5cm: -0,06155 mT ~ -0,06 mT 10cm: -0,12381 mT ~ -0,12 mT Niepewności dla punku B i C U(x) = 0,1cm (dla punktu B i C) U(V) = 0,1mV U(B) = 0,01mT (przykładowa niepewność złożona dla wzoru na B) WNIOSKI: - Indukcja oraz napięcie maleją wraz z odległością od hallotronu - Indukcja oraz napięcie różnią się w zależności ustawienia magnesu w pionie w stosunku do hallotronu - Im większy prąd hallotronu, tym szybciej rośnie napięcie w zależności od prądu cewki - Błędy pomiaru i zakłócenia zewnętrzne mogły doprowadzić do zaniżenia wyników napięcia dla większych odległości od cewki/magnesu, co zaowocowało bardzo niskimi (ujemnymi) wynikami indukcji. - Opór hallotronu = 0,684 += 0,015 Ohma - Stała hallotronu = 1320,21 +- 21,88