كيف يقيس مستشعر تأثير هول قوة المجال المغناطيسي بدقة؟

1. مبدأ تأثير هول
يشير تأثير هول إلى حقيقة أنه عندما يمر تيار عبر موصل موضوع في مجال مغناطيسي، تنحرف الموجات الحاملة (الإلكترونات أو الثقوب) تحت تأثير المجال المغناطيسي، وبالتالي يولد فرق جهد على جانبي الموصل. ويسمى هذا الفرق المحتمل بجهد هول. يتناسب حجم جهد هول مع قوة المجال المغناطيسي.
2. طريقة القياس
الكشف الأمامي: المجال المغناطيسي متعامد مع جهاز استشعار تأثير هول ويقترب من المستشعر مباشرة نحو السطح النشط. تنتج هذه الطريقة الأمامية إشارة خرج VH، والتي تمثل شدة المجال المغناطيسي، أي كثافة التدفق المغناطيسي، في جهاز خطي، وهي دالة للمسافة من حساس تأثير هول. كلما اقتربت المسافة، كلما كان المجال المغناطيسي أقوى وزاد جهد الخرج.
الكشف الجانبي: يمر المجال المغناطيسي عبر سطح عنصر القاعة ضمن مسافة فجوة هوائية ثابتة. عندما يمر المجال المغناطيسي عبر سطح عنصر القاعة ضمن مسافة فجوة هوائية ثابتة، يكون الكشف الجانبي أو المنزلق مفيدًا للكشف عن وجود مجال مغناطيسي، على سبيل المثال، حساب سرعة دوران مغناطيس أو محرك دوار.
3. الخطوات التجريبية
إعداد المعدات التجريبية: عنصر القاعة، مصدر التيار الثابت، مصدر المجال المغناطيسي، الفولتميتر، جهاز القياس، إلخ.
ضع عنصر القاعة: ضع عنصر القاعة في مصدر المجال المغناطيسي، وتأكد من أن اتجاه المجال المغناطيسي يتوافق مع اتجاه المحور الحساس لعنصر القاعة.
تطبيق تيار ثابت: قم بتطبيق تيار ثابت على عنصر Hall من خلال مصدر تيار ثابت وتسجيل القيمة الحالية.
قياس فرق جهد هول: استخدم الفولتميتر لقياس فرق جهد هول عبر عنصر هول وتسجيل البيانات.
تغيير قوة المجال المغناطيسي: قم بتغيير شدة المجال المغناطيسي لمصدر المجال المغناطيسي، وكرر الخطوتين 3 و4، وسجل بيانات فرق جهد هول تحت شدة المجال المغناطيسي المختلفة.
رسم منحنى العلاقة: ارسم منحنى العلاقة بين فرق جهد هول وشدة المجال المغناطيسي بناءً على البيانات التجريبية، وقم بتحليل النتائج التجريبية.
4. تحليل النتائج التجريبية
ومن خلال التجربة يمكن الحصول على منحنى العلاقة بين فرق جهد هول وشدة المجال المغناطيسي. وفقًا لمبدأ تأثير هول، يتناسب فرق جهد هول طرديًا مع شدة المجال المغناطيسي ويتناسب أيضًا مع قوة التيار. لذلك، من الناحية المثالية، يجب أن يكون المنحنى الذي تم الحصول عليه خطًا مستقيمًا. ومع ذلك، في التجارب الفعلية، بسبب تأثير العوامل المختلفة (مثل درجة الحرارة، وخصائص المواد، وما إلى ذلك)، قد يكون للمنحنى انحراف معين.