CU SENZORUL SALONULUI
Scopul lucrării. Familiaritatea cu principiul senzorului Hall și utilizarea sa pentru măsurarea inducției magnetice de-a lungul axei solenoidului.
Solenoid, care este un cilindru gol cu o înfășurare aplicată pe aceasta, este utilizat pe scară largă în domeniu și, în special, poate servi pentru a crea un anumit volum de câmp uniform sau pot fi utilizate pentru a compensa câmpurile magnetice externe. Solenoizii sunt utilizați, în principiu, în acele cazuri în care este necesar să se creeze un câmp suficient de intens și dimensiunile dispozitivului care creează acest câmp sunt limitate,
Folosind legea Biot-Savart-Laplace, obținem expresii pentru inducerea unui câmp magnetic pe axa curentului circular și axa solenoidului. Să presupunem că rândul este rotund și secțiunea transversală a firului poate fi neglijată. Pentru aceste condiții, vectorul de inducție a câmpului magnetic în vid va fi egal cu
unde este elementul conductor cu curent;
- un vector de unitate direcționat de la elementul dl la punctul investigat M;
r este lungimea segmentului care conectează elementul contur dl cu punctul M (Figura 1).
Integrarea se realizează de-a lungul unui curent linii închise, generează un câmp magnetic în punctele situate pe axa vectorului curent circular al condițiilor de inducție de simetrie dirijate de-a lungul acestei axe și, prin urmare, este suficient pentru a rezuma proiecția pe axa vectorului de inducție al fiecărui element. Deoarece elementul face un unghi drept cu vectorul, atunci
Expresia (2) face posibilă determinarea inducției câmpului magnetic pe axa unei bobine cilindrice (solenoid) cu înfășurări distribuite uniform. De fapt, câmpul magnetic de la punctul M (fig. 2), situată pe axa solenoid, este direcționat de-a lungul acestei axe și este egală cu suma câmpului magnetic generat la punctul M a tuturor bobinelor. Dacă w este numărul de rotații pe unitatea de lungime a solenoidului, atunci pentru o mică secțiune de lungime dx avem wdx transformându-ne crearea unui câmp în punctul M a cărui inducție
dBX = w × dx. (3)
Rezultă din Fig. 2
r = x = R × ctg q,
Luând în considerare aceste relații, obținem
dBX = -m0sin qd q.
Integrarea peste toate valorile lui q, obținem
BX = - = m0 (cos q2 - cos q1), (4)
cos q1 = -. cos q2 =.
Atâta timp cât punctul de observare se află în interiorul solenoidului și nu prea aproape de margini, câmpul magnetic rămâne aproximativ omogen. Nu este dificil să vedem că valoarea maximă a inducției magnetice va fi în centrul solenoidului la x0 = 0.
Dacă lungimea solenoidului este de mai multe ori mai mare decât raza lui (L >> R), atunci solenoidul poate fi considerat infinit de lung. Pentru punctele situate pe axa unui astfel de solenoid și suficient de departe de capetele sale, q1 »p și q2 = 0 și, prin urmare, inducția câmpului magnetic în vid va fi
Deoarece permeabilitatea magnetică a aerului este aproximativ egală cu unitatea (m »1), această formulă poate fi considerată corectă și pentru calcularea lui B în aer.
Pentru a studia distribuția inducției unui câmp magnetic de-a lungul lungimii unui solenoid, în această lucrare se utilizează elemente semiconductoare utilizând efectul Hall, un fenomen care constă în debutul unui emf. etc cu. când câmpul magnetic este aplicat curentului care trece prin semiconductor.
Obținem expresia pentru e. etc cu. Sala într-un semiconductor. Alegem direcția vectorului și curentul IX, așa cum se arată în Fig. 3. Atunci forța Lorentzului. care acționează asupra purtătoarelor actuale dintr-un semiconductor de tip n care se deplasează într-un câmp magnetic, pot fi scrise în formă
unde este viteza medie a purtătorilor actuali în direcția fluxului.
Sub influența acestei forțe, electronii se deflectă pe fața superioară a plăcii. Ca urmare a lipsei de electroni în apropierea feței inferioare și a excesului celui de sus: un câmp electric transversal cu o tensiune apare în placă. direcționat pentru direcțiile selectate ale curentului și vectorul de jos în sus. Forța e care acționează asupra electronului este direcționată în direcția opusă direcției forței Lorentz. În cazul unui flux de curent de echilibru prin semiconductor, aceste forțe sunt echilibrate, adică (în proiecțiile pe axa Y)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: