Ingeniero

SONDA HALL

Departamento de Física, Universidad del Valle
noviembre 05 de 2014


Resumen: El experimento permitió estudiar el campo magnético en función de la corriente y de la posición creado por dos bobinas Helmholtz. Lo primero que se hizo fue conectar en serie la fuente de poder, el amperímetro y las bobinas Helmholtz para crear el campo magnético a medir. La sonda Hall axila al seconecta al Teslámetro y se fija al soporte para luego ubicarla en cualquier punto sobre el eje de simetría. Se aumentó gradualmente la corriente que circula por las bobinas y se midió el campo magnético correspondiente a cada una de las corrientes. Luego dejando el valor de la corriente constante se midió el campo magnético en diferentes puntos sobre el eje. Se hacen dos gráficas del campomagnético una en función de la corriente y otra en función de la posición y por último se compararon los valores experimentales con los esperados.

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo de este experimento es estudiar el efecto Hall en una lámina conductora y determinar el signo y la concentración de portadores, utilizando una sonda Hall como una herramienta para medir campos magnéticos y estudiando lasconfiguraciones geométricas de bobinas de corriente que crean campos magnéticos uniformes: configuración de bobinas Helmholtz, y solenoide.

2. MARCO TEORICO

La magnitud del campo magnético creado en cualquier punto sobre el eje de una bobina de radio a y N espiras por donde circula una corriente I está dada por la expresión:



y = distancia del punto al centro de la bobina.
El campo en elcentro de la bobina, y=0 está dado por la expresión:

Si se tienen dos bobinas idénticas con eje común que están separadas una distancia d, donde el origen de coordenadas está en un punto equidistante entre los dos centros.
El campo magnético en cualquier punto de coordenada y con respecto al origen de coordenadas está dado por:

El campo magnético para la configuración Helmholtz esaproximadamente uniforme en la región entre las bobinas y su magnitud está dada por:

El campo en la región central del solenoide es uniforme y su magnitud está dada por la expresión:

Una sonda Hall es un dispositivo que consta de una lámina de un material conductor ó semiconductor, en forma de una película delgada, por la que circula una corriente I. Entre los bordes de la lámina separados elancho d aparece una diferencia de potencial conocida como Voltaje Hall, ó un campo eléctrico EH.
En equilibrio, la fuerza magnética que el campo magnético externo B ejerce sobre los portadores se compensa con la fuerza eléctrica del campo Hall EH:

La velocidad de arrastre puede expresarse en función del área transversal A y la densidad de portadores de carga n y la carga de los portadores e; a suvez A=wd (d ancho, w espesor de la lámina):


1. MONTAJE EXPERIMENTAL

Para este experimento se usaron los siguientes materiales:
Multímetro
Fuente de poder de 3A
Sonda Hall
Teslámetro
Bobinas de Helmholtz
Cables de conexión
Soportes
Regla


Se realizó el siguiente montaje:


Figura 2. Montaje realizado para el experimento

Primeramente, se realizó la calibración delTeslámetro, de tal forma que al no haber campo magnético alrededor de la sonda el Teslámetro indicara cero.
Después, se procedió a buscar el centro de las bobinas, esto se hizo buscando el área donde el Teslámetro marcara aproximadamente 0,69 mT, al aplicar una corriente de 1A a través de las bobinas.
Ya teniendo la sonda ubicada en el centro de las bobinas, se empezó a variar la corriente en lasbobinas de 0,5 en 0,5. Se registró cada valor de la corriente con su valor de campo magnético respectivo en la tabla 1.
Para la segunda parte, se dejó una corriente constante de 1A y se tomó como punto de referencia la mitad de las bobinas, y se empezó a desplazar la sonda a lo largo del eje común a los centros de las bobinas. Esto se realizó por ambos lados de la boina. Se registró la distancia...