Презентация по физике: Эффект Холла - доказательство существования

Слайд #1

Муниципальное бюджетное образовательное
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «СОШ №2»
Датчик Холла
Авторы: Макаров Сергей, 9 б
Мокеров Илья, 9-б

1

Слайд #2

2

Слайд #3

Цели проекта:

исследовать возможности добычи датчика Холла из использованной компьютерной техники для проведения экспериментов;
изучить теоретические основы эффекта Холла как физического явления;
изготовить натурную модель датчика Холла;
доказать существование эффекта Холла;
исследовать практические приложения датчика Холла;
сформулировать наше предложение по практическому применению датчика Холла.
Актуальность:
Датчик Холла имеет очень широкое применение в технике в настоящее время.



3

Слайд #4

+
-
-
v
Fm
Fэ
B
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
I
a
d
Эффект Холла — холловское напряжение, пропорциональное магнитному полю и силе тока, было обнаружено  Эдвином Холлом в 1879 году.

4

Слайд #5

Как добыть датчик Холла?
Мы ознакомились с публикацией В.В.Майер, Е.И.Вараксина, И.А.Васильев «Учебное исследование датчика Холла, извлечённого из устаревшего компьютера», Учебная физика, 2018/3, с.18 – 32.
После этого мы решили добыть датчик Холла из дисковода для гибких дисков.

Дисковод для флоппи-дисков
5

Слайд #6

Плата дисковода для флоппи-диска



Датчики Холла отслеживают механические перемещения.

Следовательно, искать их нужно около электродвигателей.
6

Слайд #7

Чтобы выпаять датчик паяльником, надо:
изготовить насадку из медной проволоки диаметром 2 мм;
надеть её на паяльник;
разогреть паяльник;
приложить паяльник ко всем выводам сразу;
спустя несколько секунд датчик сдвигают в сторону.

Датчик Холла, применяющийся в компьютерной технике, представляет собой чёрный прямоугольничек размером 1.5 X 3.0 мм с двумя парами коротких выводов.



7

Слайд #8

Вырежем из фольгированного гетинакса квадрат размером 20 x 20 мм;

Резаком прорежем взаимноперпендикулярные дорожки;

Облуживаем медную фольгу;

Припаиваем отрезки гибкого медного многожильного провода.

Припаиваем датчик в центре (каждый вывод на отдельный квадрат).
Исследуем датчик Холла, расположив его на специальной плате
8

Слайд #9

Датчик Холла внешне выглядит как небольшая прямоугольная пластинка с четырьмя короткими выводами. Какова физическая природа датчика? Какие выводы датчика являются токовыми, а какие напряжения?
Определим материал, из которого изготовлен датчик.
Переведём мультиметр в режим омметра;
Измерим сопротивления между двумя выводами датчика Холла;
Получим значения порядка нескольких сотен Ом;
Вывод:
невозможно предположить, что небольшая пластинка металла обладает таким большим сопротивлением.
Следовательно, датчик Холла изготовлен из однородного материала – полупроводника.
9

Слайд #10

Выводы 2-3
Выводы 1-2
Измерение сопротивлений между выводами датчика Холла
Выводы 1-2
Выводы 4-1
Выводы 3-4
10

Слайд #11

Выводы 1-3
Выводы 2-4
Диагональные выводы
11

Слайд #12

Результаты эксперимента сведены в таблицу
Из таблицы видно, что сопротивления между выводами 1-3 и 2-4 максимальны и одинаковы. Это возможно, если пластинка полупроводника имеет квадратную форму.
Отсюда следует, что любая пара чётных или нечётных выводов может использоваться в качестве токовых или потенциальных.
12

Слайд #13

Наша ошибка

Было
Стало
13

Слайд #14

Подключили токовые выводы датчика Холла к источнику тока, потенциальные выводы к мультиметру.
Видим, что после того, как поднесли магнит к датчику, напряжение на его потенциальных выводах стало равно 68 мВ. Следовательно, холловское напряжение существует.
Доказательство существования эффекта Холла
14

Слайд #15

В автомобилях датчик Холла подвергается воздействию высоких температур и повышенных вибраций, контролируя направление и скорость движения. Вследствие своей бесконтактности датчик может работать бесконечно долго.
15

Слайд #16

Датчики Холла используются для 1) измерения скорости вращения колес и валов, 2) для синхронизации зажигания двигателя внутреннего сгорания, 3) в тахометрах, 4) антиблокировке тормозных систем.

Вентилятор двигателя с датчиком Холла

16

Слайд #17

Робот-пылесос: электродвигатель содержит датчики Холла, которые определяют количество оборотов, направление, скорость вращения каждого колеса робота.
17

Слайд #18

Ноутбук: В крышке ноутбука находится магнит
При закрытии крышки датчик попадает в магнитное поле. Посылается сигнал на выключение.

18

Слайд #19

Сигнализация открытия двери с использованием датчика Холла.

Простая сигнализация открытия двери с использованием датчика Холла издает звук, когда кто-то открывает дверь. Схема может быть установлена в мастерской, офисе или дома в целях безопасности.

19

Слайд #20

Заключение
Работая над проектом, мы
Ознакомились с публикацией В.В.Майер, Е.И.Вараксина, И.А.Васильев, Учебное исследование датчика Холла, извлечённого из устаревшего компьютера // Учебная физика. – 2018. - №3. - С. 18 – 32.
Добыли датчик Холла из бывшего в употреблении флоппи-дисковода;
Изготовили плату из фольгированного гетинакса;
Определили физическую природу датчика;
Измерили сопротивление между выводами датчика Холла, определив его токовые и потенциальные выводы;
Доказали существование холловского напряжения (эффекта Холла);
Ознакомились с практическими приложениями датчика Холла.

Следующий этап: изготовление сигнализации открытия двери с использованием датчика Холла.


20

Слайд #21

Список литературы

В.В.Майер, Е.И.Вараксина, И.А.Васильев, Учебное исследование датчика Холла, извлечённого из устаревшего компьютера // Учебная физика. – 2018. - №3. - С. 18 – 32.
http://www.mlab.org.ua/articles/sensors/99-sensors-inductive-holl.html (дата обращения 8.11.21)
http://electricalschool.info/electronica/1557-primenenie-datchikov-kholla.html (дата обращения 8.11.21)
https://oooevna.ru/primenenie-datcikov-holla/ (дата обращения 8.11.21)
https://www.joyta.ru/11202-modul-na-osnove-datchika-xolla/ (дата обращения 14.11.21)
https://legoteacher.ru/vidy-datchikov/datchik-holla/ (дата обращения 16.11.21)
https://iclebo.com.ru/index.php?_route_=blog/how_it_works (дата обращения 20.11.21)
21