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Versuchsdurchführung
a) Hall-Effekt an Silberfolie
Eine Platine, auf der sich eine Silberfolie mit Anschlüssen für das Anlegen eines Steuerstroms und die Messung einer Querspannung befindet, wird in das Magnetfeld zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten gebracht.
Bei einem angelegten Steuerstrom von 80A und einem Spulenstrom des Elektromagneten von 10A wird dann die Querspannung bzw. „Hall-Spannung“ an der Silberfolie gemessen.
Die bewegten Elektronen in der Silberfolie erfahren im Magnetfeld die Lorentzkraft, sodass sich diese auf einer Seite der Folie ansammeln. Die geschieht solange, bis sich durch die Elektronen ein elektrisches Querfeld aufbaut, sodass ein Gleichgewicht zwischen der elektrostatischen und der Lorentzkraft herrscht.
\(U_H=(v_--v_+)\cdot \sigma \cdot \frac{I}{d}\cdot B=\frac{v_- -v_+}{v_- +v_+}\cdot \frac{1}{N \cdot (n\cdot e)}\cdot \frac{I}{d} \cdot B\)
\(U_H\approx \frac{1}{N\cdot e}\cdot \frac{I}{d}\cdot B\)
Das Magnetfeld für diesen Versuch wird im Luftspalt (Breite d ca. 1cm) eines Elektromagneten mit N = 2x500 Windungen bei Erreger Strömen bis zu 10A erzeugt.
\(B=\mu _0\cdot H=\mu _0 \cdot \frac{N\cdot I}{d} \approx 1,256T\)
Hinweise für Assistenten
- Magnet mit 10A aus Gleichstrom-Netzteil versorgen (wird warm)
- Versuch wegen Erwärmung der Zuleitungen und der Platine nur kurz durchführen
- Steuerstrom „Hallsonde“ auf 80A einstellen, Platine noch außerhalb des Magneten
- Keithley Messgerät im 200mV Messbereich anschließen und mit Poti bei fließendem Steuerstrom (80A !) auf Hallsonde mit Poti Nullabgleich (Uhrmacherschraubendreher) durchführen
- Anschießend kann die Hallsonde zwischen die Polschuhe des Magneten eingeführt werden
- Achtung: Darauf achten, dass kein Kurzschluss bei den 80A-Anschlüssen dabei entsteht
- Anzeige Keithley Messgerät bei ca. 9-10A: 000.023mV
b) Hall-Effekt an Halbleiter (Hall Generator FA24)
Es steht ein Hall-Generator FA24 der Firma Siemens zur Verfügung, der eine Hall-Spannung von etwa 300mV/T bei einem Steuerstrom von 300mA erzeugt. Allerdings wird hier ein Halbleiter verwendet, da hier eine höhere Hall-Spannung als bei Metallen abfällt.
