Лабораторна робота 8 вимір. Лабораторна робота "вимір питомої теплоємності твердого тіла". Вимірювання прискорення тіла

План-конспект уроку фізики в 8 класі

ХІД УРОКУ

1. Що таке робота електричного струму? Як її можна розрахувати? В яких одиницях вона вимірюється? Що таке електрична потужність? Як її можна розрахувати? В яких одиницях вона вимірюється? Які вам відомі способи вимірювання фізичних величин? Як би ви запропонували виміряти силу струму і напругу? Як включають в ланцюг амперметр і вольтметр?

II. Повторюємо правила поведінки на лабораторному уроці з подальшою підписом в журналі з техніки безпеки.

І Н С Т Р У К Ц І Я

з техніки безпеки для кабінету фізики

Будьте уважні і дисципліновані, точно виконуйте вказівки вчителя.

Не приступайте до виконання роботи без дозволу вчителя.

Розміщуйте прилади, матеріали, обладнання на своєму робочому місці таким чином, щоб виключити їх падіння або перекидання.

Перед виконанням роботи необхідно уважно вивчити її зміст і хід виконання.

Для запобігання падінню під час проведення дослідів скляний посуд закріплюйте в лапці штатива.

При проведенні дослідів не допускайте граничних навантажень вимірювальних приладів. При роботі з приладами зі скла дотримуйтесь особливої \u200b\u200bобережності. Не витягуйте термометри з пробірок з затверділим речовиною.

стежте за справністю всіх кріплень у приладах і пристроях. Не торкайтеся і не нахиляйтеся до обертових частин машин.

При складанні експериментальних установок використовуйте дроти з міцною ізоляцією без видимих \u200b\u200bпошкоджень.

При складанні електричного кола уникайте перетину проводів, забороняється користуватися провідниками зі зношеною ізоляцією та вимикачами відкритого типу.

Джерело струму в електричному ланцюзі підключайте в останню чергу. Зібрану ланцюг вмикайте тільки після перевірки і з дозволу вчителя.

Не торкайтеся до знаходяться під напругою елементів ланцюгів, позбавлених ізоляції. Не виконуйте перез'єднання ланцюгів і зміну запобіжників до відключення джерела електроживлення.

Слідкуйте за тим, щоб під час роботи випадково не зачепити обертових частин електричних машин. Не виконуйте перез'єднання в електроланцюгах машин до повної зупинки якоря або ротора машини

Лабораторна робота № 7

«Вимірювання потужності і роботи струму в електричній лампі»

Підведення підсумків уроку:

1. Яку мету ставили ви особисто перед собою? Досягнуто вона? Оцініть свою роботу на уроці.

Урок 47. Лабораторна робота 8

Вимірювання швидкості нерівномірного руху

бригада __________________

__________________

устаткування: прилад для вивчення прямолінійного руху, штатив.

Мета роботи: довести, що тіло, що рухається прямолінійно по похилій площині, рухається рівноприскореному і знайти значення прискорення.

На уроці під час демонстраційного експерименту ми переконалися, що якщо тіло не стосується похилій площині, уздовж якої рухається (магнітна левітація), то його рух є рівноприскореному. Перед нами стоїть завдання зрозуміти, як буде рухатися тіло, в тому випадку, коли воно ковзає по похилій площині, тобто між поверхнею і тілом існує сила тертя, яка перешкоджає руху.

Висунемо гіпотезу, що тіло по похилій площині ковзає, теж равноускоренно і перевіримо її експериментально, побудувавши графік залежності швидкості руху від часу. При рівноприскореному русі цей графік є прямою лінію, що виходить з початку координат. Якщо побудований нами графік, з точністю до похибки вимірювань, можна буде вважати прямою лінією, то рух на дослідженому відрізку шляху можна вважати рівноприскореному. В іншому випадку це більш складне нерівномірний рух.

Для визначення швидкості в рамках нашої гіпотези скористаємося формулами равнопеременное руху. Якщо рух починається зі стану спокою, то V = at (1), де а - прискорення, t - час руху, V-швидкість тіла в момент часу t. Для рівноприскореного руху без початкової швидкості справедливо співвідношення s = at 2 /2 , де s - шлях пройдений тілом за час руху t. З цієї формули a =2 s / t 2 (2) .Подставім (2) в (1), отримаємо: (3). Отже, щоб визначити швидкість тіла в даній точці траєкторії, достатньої виміряти його переміщення з початкового пункту до цієї точки і час руху.

Розрахунок меж похибок. Швидкість знаходиться з експерименту шляхом непрямих вимірювань. Прямими вимірюваннями ми знаходимо шлях і час, а потім за формулою (3) швидкість. Формула для визначення кордону похибки швидкості в даному випадку має вигляд: (4).

Ценка отриманих результатів. В силу того, що в вимірах відстані і часу присутні похибки, значення швидкості V чи не ляжуть точно на пряму (Рис 1, чорна лінія). Щоб відповісти на питання, чи можна вважати досліджуване рух рівноприскореному необхідно обчислити межі похибок зміни швидкості, відкласти ці похибки на графіку для кожної зміненої швидкості (червоні смужки), п Остроу коридор (пунктирні лінії),

Чи не виходить за межі похибок. Якщо це можливо, то такий рух при даній похибки вимірювань, можна вважати рівноприскореному. Пряма лінія (синя), що виходить з початку координат, розташована повністю в цьому коридорі і проходить як можна ближче до виміряних значень швидкостей є шуканої залежністю швидкості від часу: V \u003d at. Щоб визначити прискорення треба взяти на графіку довільну точку і розділити значення швидкості в цій точці V 0 на час в ній же t 0: а \u003dV 0 / t 0 (5).

Хід роботи:

1. Збираємо установку для визначення швидкості. Направляючу рейку закріплюємо на висоті 18-20 см. Розміщуємо каретку в самому верху рейки і датчик маємо так, щоб секундомір включався в момент початку руху каретки. Другий датчик послідовно розташуємо приблизно на відстанях: 10, 20, 30, 40 см для проведення 4 дослідів. Дані заносимо в Таблицю.

2. Виробляємо 6 пусків каретки для кожного положення другого датчика, всякий раз заносячи в таблицю показники секундоміра. Таблиця

3. Обчислюємо середнє значення часу руху каретки між датчиками - t пор.

4. Підставляючи значення s і t ср в формулу (3) визначаємо швидкості в точках, де встановлений другий датчик. Дані заносимо в Таблицю.

5. Будуємо графік залежності швидкості руху каретки від часу.

6

Похибка вимірювання шляху і часу:

Δs \u003d 0,002 м, Δt \u003d 0,01 c.

7. За формулою (4) знаходимо ΔV для кожного значення швидкості. В даному випадку час t у формулі, це t пор.

8. Знайдені значення ΔV відкладаємо на графіку для кожної побудованої точки.

10. Проводимо в коридорі похибок з початку координат пряму V \u003d at і визначаємо за графіком значення прискорення аза формулою (5): а \u003d

Висновок: __________________________________________________________________________________________________________________________________________

Лабораторна робота №5

Лабораторна робота №5

Визначення оптичної сили та фокусної відстані збиральної лінзи.

Обладнання: лінійка, два прямокутних трикутника, длиннофокусная збирає лінза, лампочка на підставці з ковпачком, джерело струму, вимикач, з'єднувальні дроти, екран, напрямна рейка.

Теоретична частина:

Найпростіший спосіб вимірювання оптичної сили і фокусної відстані лінзи заснований на використанні формули лінзи

d - відстань від предмета до лінзи

f - відстань від лінзи до зображення

F - фокусна відстань

Оптичної силою лінзи називають величину

Як предмет використовується світиться розсіяним світлом буква в ковпачку освітлювача. Дійсне зображення цієї букви отримують на екрані.

Зображення дійсне перевернуте збільшене:

Зображення уявне пряме збільшене:

Приблизний хід роботи:

F \u003d 8 см \u003d 0,08 м

F \u003d 7 см \u003d 0,07 м

F \u003d 9 см \u003d 0,09 м

Лабораторна робота з фізики №3

Лабораторна робота з фізики №3

учениці 11 класу «Б»

Алексєєвої Марії

Визначення прискорення вільного падіння за допомогою маятника.

устаткування:

Теоретична частина:

Для вимірювання прискорення вільного падіння застосовуються різноманітні гравіметри, зокрема митників прилади. З їх допомогою вдається виміряти прискорення вільного падіння з абсолютною похибкою близько 10 -5 м / с 2.

В роботі використовується найпростіший маятниковий прилад - кулька на нитки. При малих розмірах кульки в порівнянні з довжиною нитки і невеликих відхиленнях від положення рівноваги період коливання дорівнює

Для збільшення точності вимірювання періоду потрібно виміряти час t остаточно великого числа N повних коливань маятника. тоді період

І прискорення вільного падіння може бути обчислено за формулою

Проведення експерименту:

Встановити на краю стола штатив.

У його верхнього кінця зміцнити за допомогою муфти кільце і повісити до нього кульку на нитці. Кулька повинен висіти на відстані 1-2 см від підлоги.

Виміряти стрічкою довжину l маятника.

Порушити коливання маятника, відхиливши кульку в бік на 5-8 см і відпустивши його.

Виміряти в декількох експериментах час t 50 коливань маятника і обчислити t ср:

Обчислити середню абсолютну похибку вимірювання часу і результати занести в таблицю.

Обчислити прискорення вільного падіння за формулою

Визначити відносну похибку вимірювання часу.

Визначити відносну похибку вимірювання довжини маятника

Обчислити відносну похибку вимірювання g за формулою

Висновок: Виходить, що прискорення вільного падіння, що вимірюється за допомогою маятника, приблизно дорівнює табличному прискоренню вільного падіння (g \u003d 9,81 м / с 2) при довжині нитки 1 метр.

Алексєєва Марія, учениця 11 "Б" класу гімназії № 201, м Москва

Учитель фізики гімназії № 201 Львівський М.Б.

Лабораторна робота № 4

Лабораторна робота № 4

Вимірювання показника заломлення скла

учениці 11 класу «Б» Алексєєвої Марії.

Мета роботи:вимір показника заломлення скляної пластини, що має форму трапеції.

Теоретична частина: показник заломлення скла відносно повітря визначається за формулою:

Таблиця обчислень:

обчислення:

nпр1 \u003d AE1 / DC1 \u003d 34мм / 22мм \u003d 1,5

nпР2 \u003d AE2 / DC2 \u003d 22мм / 14мм \u003d 1,55

Висновок: Визначивши показник заломлення скла, можна довести що це величина не залежить від кута падіння.

Лабораторна робота №6

Лабораторна робота №6.

Вимірювання світлової хвилі.

Обладнання: дифракційна решітка з періодом 1/100 мм або 1/50 мм.

Схема установки:

1. Тримач.

2. Чорний екран.

   Вузька вертикальна щілина.

Мета роботи: експериментальне визначення світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.

Теоретична частина:

Дифракційна решітка являє собою сукупність великого числа дуже вузьких щілин, розділених непрозорими помежуткамі.

джерело

Довжина хвилі визначається за формулою:

Де d - період решітки

k - порядок спектра

Кут, під якому спостерігається максимум світла

Рівняння дифракційної решітки:

Оскільки кути, під якими спостерігається максимуми 1-го і 2-го порядків, не перевищують 5, можна замість синусів кутів використовувати їх тангенси.

отже,

відстань а відраховують по лінійці від решітки до екрана, відстань b - за шкалою екрана від щілини до вибраної лінії спектра.

Остаточна формула для визначення довжини хвилі має вигляд

У цій роботі похибку вимірювань довжин хвиль не оцінюється через певну невизначеність вибору середини частини спектра.

Приблизний хід роботи:

b \u003d 8 см, a \u003d 1 м; k \u003d 1; d \u003d 10 -5 м

(червоний колір)

d - період решітки

Висновок: Вимірявши експериментально довжину хвиль червоного світла за допомогою дифракційної решітки, ми прийшли до висновку, що вона дозволяє дуже точно виміряти довжини світлових хвиль.

урок 43

Урок 43. Лабораторна робота 7

Вимірювання прискорення тіла

бригада ____________________

____________________

Мета дослідження: виміряти прискорення руху бруска за прямим похилому жолобу.

Прилади й матеріали:штатив, напрямна рейка, каретка, вантажі, датчики часу, електронний секундомір, поролонова підставка.

Теоретичне обґрунтування роботи:

Визначення прискорення тіла будемо проводити за формулою:, де v 1 і v 2 миттєві швидкості тіла в точках 1 і 2, виміряні в моменти часу t 1 і t 2, відповідно. За вісь Х виберемо лінійку, розташовану уздовж направляючої рейки.

Хід роботи:

1. Виберемо на лінійці дві точки х 1 і х 2, в яких будемо вимірювати миттєві швидкості і занесемо їх координати в Таблицю 1.

Таблиця 1.

3. Встановимо датчики вимірювання часу спочатку в точках х 1 і х '1, запустимо каретку і запишемо виміряний інтервал часу проходження каретки між датчиками Δ t 1 в таблицю.

4. Повторимо вимір для інтервалу Δ t 2 , часу за яке каретка проходить між точками х 2 і х '2, встановивши датчики в ці точки і запустивши каретку. Дані також занесемо в таблицю.

5. Визначимо миттєві швидкості v 1 іv 2 в точкахх 1 і х 2, а так само зміна швидкості між точками Δ v, дані заносимо в таблицю.

6. Визначимо інтервал часу Δ t \u003d T 2 - t 1, яке витратить каретка на проходження відрізка між точками х 1 і х 2. Для цього розташуємо датчики в точках х 1 і х 2, і запустимо каретку. Час, показане секундоміром, заносимо в таблицю.

7. Розрахуємо прискорення каретки а за формулою. Отриманий результат занесемо в останній рядок таблиці.

8. Робимо висновок, з яким рухом ми маємо справу.

Висновок: ___________________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Акуратно розбираємо установку, здаємо роботу, і з почуттями виконаного обов'язку і власної гідності залишаємо клас.

Лабораторна робота з фізики №7

Учениці 11 класу «Б» Садиковою Марії

Спостереження суцільного і лінійного спектрів.

устаткування: проекційний апарат, спектральні трубки з воднем, неоном або гелієм, високовольтний індуктор, джерело живлення, штатив, з'єднувальні дроти, скляна пластина зі скошеними гранями.

Мета роботи: за допомогою необхідного обладнання спостерігати (експериментально) суцільний спектр, неоновий, гелевий або водневий.

Хід роботи:

Володіємо пластину горизонтально перед оком. Крізь грані спостерігаємо на екрані зображення розсувний щілини проекційного апарату. Ми бачимо основні кольори отриманого суцільного спектра в наступному порядку: фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий, червоний.

Даний спектр безперервний. Це означає, що в спектрі представлені хвилі всіх довжин. Таким чином, ми з'ясували, що суцільні спектри дають тіла, що знаходяться в твердому або рідкому стані, а також сильно стиснуті гази.

Ми бачимо безліч кольорових ліній, розділених широкими темними смугами. Наявність лінійного спектра означає, що речовина випромінює світло тільки цілком певної довжини хвилі.

Водневий спектр: фіолетовий, блакитний, зелений, оранжевий.

Найбільш яскравою є помаранчева лінія спектра.

Спектр гелію: блакитний, зелений, жовтий, червоний.

Найбільш яскравою є жовта лінія.

Грунтуючись на нашому досвіді, ми можемо зробити висновок, що лінійчатих спектри дають всі речовини в газоподібному стані. У цьому випадку світло випромінюють атоми, які практично не взаємодіють один з одним. Ізольовані атоми випромінюють строго певні довжини хвиль.

урок 37

урок42 . Лабораторна робота №5.

Залежність сили електромагніта від сили струму

бригада ___________________

___________________

Мета роботи:Встановити залежність між силою струму, що протікає по котушці електромагніту, і силою, з якою електромагніт притягує металеві предмети.

Прилади й матеріали:котушка з сердечником, амперметр, змінний опір (реостат), динамометр, блок живлення, цвях, з'єднувальні дроти, ключ, штатив з власником, металева підставка під магнітні деталі.

Х од роботи:

1. Зберіть установку, показану на малюнку. Закріпіть лапку держателя у верхній частині штатива. У тримачі затисніть верхню частину динамометра, як показано на малюнку. Прив'яжіть до цвяха нитку, так щоб вона потрапила в поглиблення на гострому кінці цвяха і не зіскакувала з нього. З протилежного боку нитки зробіть петлю і повісьте цвях на гачок динамометра.

Запишіть показання динамометра. Це вага цвяха, він вам знадобиться при вимірюванні сили магніту:

3. Зібрати електричне коло, показану на малюнку. Харчування не включати, поки викладач не перевірити правильність складання.

4. Замкнути ключ і, обертаючи реостат від максимального лівого до максимального правого положення визначити діапазон зміни струму ланцюга.

Струм змінюється від ___ А до ____ А.

5. Виберіть три значення струму, максимальне і два менших і занесіть

Їх у другій стовпець таблиці. Ви проведете три досвіду з кожним значенням струму.

6. Заблокуйте ланцюг і встановіть на амперметр за допомогою реостата першу вибрану вами значення струму.

7. Доторкніться сердечником котушки до капелюшку висить на динамометрі цвяха. Гвоздь прилип до сердечника. Опускайте котушку вертикально вниз і стежте за показаннями динамометра. Запам'ятайте показання динамометра в момент відриву котушки і занесіть його в колонку F 1.

8. Повторіть ще два рази досвід з цією силою струму. Значення сили на динамометрі в момент відриву цвяха занесіть в колонки F 2 і F 3. Вони можуть трохи відрізнятися від першого через неточності вимірювання. Знайдіть середнє магнітної сили котушки по формулі F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 і занесіть колонку «Середня сила».

9. Динамометр показував значення сили дорівнює загальній кількості ваги цвяха і магнітної сили котушки: F \u003d P + F M. Звідси сила котушки дорівнює F M \u003d F - P. Відніміть з F cp вага цвяха Р і результат запишіть в колонку «Магнітна сила».

10. Повторіть досліди двічі з іншими силами струму і заповніть залишилися осередки таблиці.

I, A 1. Побудуйте графік залежності магнітної сили F M від сили струму I.

швидкості устаткування ... лабораторніроботи Нова лабораторнаробота Тема 4 лабораторнаробота №6. Вимірювання природного ...

Лабораторна робота 8 Вимірювання потужності і роботи струму в електричній лампі Мета роботи - навчитися визначати потужність і роботу струму в лампі, використовуючи амперметр, вольтметр і годинник Устаткування - батарейка, ключ, низьковольтна лампа на підставці, амперметр, вольтметр, з'єднувальні дроти, секундомір.

Теорія Формула для розрахунку роботи струму А \u003d IUt Формула для розрахунку потужності струму P \u003d IU або P \u003d Ціна ділення \u003d ___ \u003d А амперметра Ціна ділення \u003d ___ \u003d В вольтметра P теор. \u003d U теор. I теор. / Розраховується за значеннями U і I, зазначеним на підставці лампочки / Схема електричного кола

Обчислення: А \u003d P \u003d A теор. \u003d P теор. \u003d Висновок: Сьогодні на лабораторній роботі я навчився (лася) визначати потужність і роботу струму в лампі, використовуючи амперметр, вольтметр і секундомір. Розрахував (а) значення роботи струму і потужності лампочки: А \u003d Дж Р \u003d Вт (вказати конкретні експериментальні значення фізичних величин). Також розрахував (а) теоретичні значення роботи струму і потужності лампочки: А теор. \u003d Дж Р теор. \u003d Вт Отримані експериментальні значення роботи і потужності струму в лампі (приблизно) збігаються з розрахованими теоретичними значеннями. Отже при виконанні лабораторної роботи були допущені невеликі похибки вимірювань. (Отримані експериментальні значення роботи і потужності струму в лампі не збігаються з розрахованими теоретичними значеннями. Отже, при виконанні лабораторної роботи були допущені значні випадкові похибки вимірювань.)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Сибірський державний АЕРОКОСМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені академіка М.Ф. Решетнева

Кафедра технічної фізики

Лабораторна робота №8

Чотирьохзондовим МЕТОД ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУ НАПІВПРОВІДНИКІВ

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи по курсу «Твердотельная електроніка»

Укладач: Паршин А.С.

Красноярськ 2003

Лабораторна робота №8. Чотирьохзондовим метод вимірювання опору полупроводніков1

теорія методу . 1

експериментальна установка . 3

Порядок виконання роботи .. 5

Вимоги до оформлення звіту . 7

Контрольні питання .. 7

література . 7

Лабораторна робота №8. чотирьохзондовим метод вимірювання опору напівпровідників

Мета роботи: дослідження температурної залежності питомої електроопору напівпровідника чотирьохзондовим методом, визначення ширини забороненої зони напівпровідника.

теорія методу

чотирьохзондовим метод вимірювання питомого опору напівпровідників є найпоширенішим. Перевага цього методу полягає в тому, що для його застосування не потрібно створення омічних контактів до зразка, можливо вимір питомого опору зразків найрізноманітнішої форми і розмірів. Умовою його застосування з точки зору форми зразка є наявність плоскої поверхні, лінійні розміри якої перевершують лінійні розміри системи зондів.

Схема вимірювання опору чотирьохзондовим методом представлена \u200b\u200bна рис. 1. На плоскій поверхні зразка вздовж прямої лінії розміщені чотири металевих зонда з малою площею зіткнення. Відстані між зондами s 1 , s 2 і s 3 . Через зовнішні зонди 1 і 4 пропускають електричний струм I 14 , На внутрішніх зондах 2 і 3 вимірюють різницю потенціалів U 23 . За виміряним значенням I 14 і U 23 можна визначити питомий опір напівпровідника.

Щоб знайти розрахункову формулу для питомої опору, розглянемо спочатку задачу про розподіл потенціалу навколо окремого точкового зонда (рис.2). Для вирішення цього завдання необхідно записати рівняння Лапласа в сферичній системі координат, тому що розподіл потенціалу має сферичну симетрію:

.(1)

Рішення рівняння (1) за умови, що потенціал при r \u003d 0 позитивний, прагне до нуля, при дуже великих r має такий вигляд

константу інтегрування З можна обчислити з умови для напруженості електричного поля Е на деякій відстані від зонда r \u003d r 0 :

.

Так як щільність струму, що протікає через півсферу радіусом r 0 , j \u003dI/(2πr 0 2), а відповідно до закону Ома j \u003dE/ρ , то E(r 0)=I ρ / (2π r 0 2).

Таким чином

Якщо радіус контакту r 1 , То потенціал його вістря

Очевидно, що це ж значення має потенціал на зразку в точці його контакту з зондом. Відповідно до формули (3), слід, що основне падіння напруги відбувається в приконтактной області і, отже, значення протікає через зразок струму визначається опором приконтактной області. Протяжність цієї області тим менше, чим менше радіус зонда.

Електричний потенціал в будь-якій точці зразка можна знайти як алгебраїчну суму потенціалів, створюваних в цій точці струмом кожного зонда. Для струму, що впадає в зразок, потенціал має позитивне значення, а для струму, що випливає з зразка, - негативне. Для системи зондів, показаних на рис. 1, потенціали вимірювальних зондів 2 і 3

;

.

Різниця потенціалів між вимірювальними контактами 2 і 3

Звідси питомий опір зразка

.(5)

Якщо відстані між зондами однакові, тобто s 1 \u003d s 2 \u003d s 3 \u003d s , то

Таким чином, для вимірювання питомої електроопору зразка чотирьохзондовим методом досить виміряти відстань між зондами s , падіння напруги U 23 на вимірювальних зондах і струм, що протікає через зразок I 14 .

експериментальна установка

Вимірювальна установка реалізована на базі універсального лабораторного стенду. У даній лабораторній роботі використовуються наступні прилади та обладнання:

1. Термокамера зі зразком і вимірювальною головкою;

2. Джерело постійного струму ТЕС-41;

3. Джерело постійної напруги Б5-47;

4. Універсальні цифрові вольтметри В7-21А;

5. Сполучні дроти.

Блок-схема експериментальної установки показана на рис. 3.

Зразок поміщається на вимірювальний столик термокамери. Вимірювальна головка притискається пружинним механізмом маніпулятора до плоскої полірованій поверхні зразка. Усередині вимірювального столика розташовується нагрівач, живлення якого здійснюється від стабілізованого джерела постійного струму ТЕС-41, що працює в режимі стабілізації струму. Температура зразка контролюється за допомогою термопари або термосопротивления. Для прискорення процесу вимірювання можна користуватися градуйованими кривими, представленими в додатку, які дозволяють визначити температуру зразка по току нагрівача. Величина струму нагрівача вимірюється вбудованим в джерело струму амперметром.

Струм через контакти 1 і 4 створюється за допомогою регульованого стабілізованого джерела постійного струму Б7-47 і контролюється універсальним цифровим приладом В7-21А, включеному в режимі амперметра. Напруга, що виникає між вимірювальними зондами 2 і 3, реєструється високоомним цифровим вольтметром В7-21А. Вимірювання необхідно поводити при найменшому струмі через зразок, який визначається можливістю вимірювання малих напруг. При великих токах можливий нагрів зразка, що спотворює результати вимірювань. Зменшення робочого струму одночасно знижує модуляцію провідності зразка, викликану инжекцией носіїв заряду при протіканні струму.

Основною проблемою при вимірюванні електроопору ЗОНДОВОГО методами є проблема контактів. Для високовакуумних зразків іноді необхідно проводити електричну формовку контактів для отримання малих контактних опорів. Формовку контактів вимірювального зонда здійснюють короткочасної подачею на вимірювальний зонд постійної напруги кілька десятків або навіть сотень Вольт.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з описом приладів, необхідних для виконання роботи. Зібрати схему вимірювальної установки згідно рис. 3. При підключенні універсальних вольтметрів В7-21А звернути увагу, що один повинен працювати в режимі вимірювання напруги, інший - вимірювання струму. На схемі вони позначені значками " U " і " I " відповідно. Закріпити перемикачів режимів на цих приладах.

2. Після перевірки правильності складання вимірювальної установки викладачем або інженером включити вольтметри і джерело напруги Б7-47.

3. Встановити напругу джерела Б7-47 рівним 5В. Якщо напруга і сила струму на зразку змінюється з часом, то провести за допомогою викладачів пли інженера електричну формовку контактів вимірювального зонда.

4. Провести вимірювання падіння напруги U + 23 і U - 23 при різних напрямки струму I 14 . Отримані значення напруги усредняют для ого, щоб виключити таким чином поздовжню термо-ЕРС, що виникає на зразку внаслідок градієнта температури. Дані експерименту і розрахунків значень напруг занести в таблицю 1.

Форма таблиці 1

5. Повторити вимірювання при іншій температурі зразка. Для цього необхідно встановити струм нагрівача термокамери I нагр,\u003d 0.5 А, почекати 5-10 хвилин, щоб температура зразка стабілізувалася, і записати показання приладів в таблицю 1. Температуру зразка визначити по градуювальної кривої, представленої в додатку.

6. Аналогічно вимірювання зробити послідовно для значень струму нагрівача 0.9, 1.1, 1.2, 1.5, 1.8 А. Результати всіх вимірювань занести в таблицю 1.

7. Опрацювати отримані експериментальні результати. Для цього, використовуючи результати, представлені в таблиці 1, обчислити 10 3 / Т , питомий електроопір зразка при кожній температурі ρ за формулою (6), питому електропровідність

натуральний логарифм питомої електропровідності ln σ . Всі результати розрахунків занести в таблицю 2.

Форма таблиці 2

8. Побудувати графік залежності. Проаналізувати хід кривих, відзначити області домішкової і власної провідності. короткий опис завдання, поставленого в роботі;

· схему вимірювальної установки;

· результати вимірювань і розрахунків;

· графік залежності;

· аналіз отриманих результатів;

· висновки по роботі.

Контрольні питання

1. Власні і домішкові напівпровідники. Зонна структура власних і домішкових напівпровідників. Ширина забороненої зони. Енергія активації домішки.

2. Механізм електропровідності власних і домішкових напівпровідників.

3. Температурна залежність електропровідності власних напівпровідників.

4. Температурна залежність електропровідності домішкових напівпровідників.

5. Визначення ширини забороненої зони і енергія активації домішки по температурної залежності питомої електропровідності.

6. чотирьохзондовим метод вимірювання електроопору напівпровідників: область застосування, його переваги та недоліки.

7. Завдання про розподіл потенціалу електричного поля поблизу зонда.

8. Висновок розрахункової формули (6).

9. Схема і принцип роботи експериментальної установки.

10. Поясніть експериментально отриманий графік залежності, як з цього графіка визначили ширину забороненої зони?

література

1. Павлов Л.П. методи вимірювання параметрів напівпровідникових матеріалів: Підручник для вузів. - М .: Вища. шк., 1987.- 239 с.

2. Лисов В.Ф. Практикум з фізики напівпровідників. -М.: Просвещение, 1976.- 207 с.

3. Єпіфанов Г.І., Мома Ю.А. Твердотельная електроніка: Учаб. для студентів вузів. - М .: Вища. шк., 1986.- 304 с.

4. Киттель Ч. Введення в фізику твердого тіла. - М .: Наука, 1978.- 792 с.

5. Шалімова К.В. Фізика напівпровідників: Навчальний посібник для вузів. - М .: Енергія, 1971.- 312 с.

6. Фрідріха С.А., Мовнін С.М. Фізичні основи електронної техніки: Підручник для вузів. - М .: Вища. шк., 1982.- 608 с.

На даному уроці ми будемо розглядати практичне застосування отриманих знань на прикладі проведення лабораторної роботи з фізики з метою вимірювання питомої теплоємності твердого тіла. Ми познайомимося з основним обладнанням, яке буде необхідно для проведення даного досвіду, і розглянемо технологію проведення практичних робіт по вимірюванню фізичних величин.

1. Помістимо металевий циліндр в склянку з гарячою водою і виміряємо термометром її температуру. Вона буде дорівнювати температурі циліндра, т. К. Через певний час температури води і циліндра зрівняються.

2. Потім наллємо в калориметр холодну воду і виміряємо її температуру.

3. Після цього помістимо прив'язаний на нитці циліндр в калориметр з холодною водою і, помішуючи в ньому воду термометром, виміряємо сталу в результаті теплообміну температуру (рис. 6).

Мал. 6. Хід виконання лабораторної роботи

Виміряна встановилася кінцева температура в калориметр і інші дані дозволять нам розрахувати питому теплоємність металу, з якого виготовлений циліндр. Обчислювати шукану величину ми будемо виходячи з того, що, остигаючи, циліндр віддає рівно така ж кількість теплоти, що і отримує вода при нагріванні, відбувається так званий теплообмін (рис. 7).

Мал. 7. Теплообмін

Відповідно отримуємо наступні рівняння. Для нагріву води необхідно кількість теплоти:

, Де:

Питома теплоємність води (таблична величина),;

Маса води, яку можна визначити за допомогою ваг, кг;

Кінцева температура води і циліндра, виміряна за допомогою термометра, o;

Початкова температура холодної води, виміряна за допомогою термометра, o.

При охолодженні металевого циліндра виділиться кількість теплоти:

, Де:

Питома теплоємність металу, з якого виготовлений циліндр (шукана величина),;

Маса циліндра, яку можна визначити за допомогою ваг, кг;

Температура гарячої води і, відповідно, початкова температура циліндра, виміряна за допомогою термометра, o;

Кінцева температура води і циліндра, виміряна за допомогою термометра, o.

Зауваження.В обох формулах ми віднімаємо з більшою температури меншу для визначення позитивного значення кількості теплоти.

Як було зазначено раніше, в процесі теплообміну кількість теплоти, отримане водою, дорівнює кількості теплоти, яке віддав металевий циліндр:

Отже, питома теплоємність матеріалу циліндра:

Отримані результати в будь-який лабораторній роботі зручно записувати в таблицю, причому проводити для отримання усередненого максимально точно наближеного результату кілька вимірів і обчислень. У нашому випадку таблиця може виглядати приблизно так:

висновок:обчислене значення питомої теплоємності матеріалу циліндра.

Сьогодні ми розглянули методику проведення лабораторної роботи з вимірювання питомої теплоємності твердого тіла. На наступному уроці ми поговоримо про виділення енергії при згорянні палива.

Список літератури

1. Генденштейн Л.Е, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройз І.І. Фізика 8. - М .: Мнемозина.
2. Перишкін А.В. Фізика 8. - М .: Дрофа, 2010 року.
3. Фадєєва А.А., Засов А.В., Кисельов Д.Ф. Фізика 8. - М .: Просвещение.

1. Інтернет-портал «5terka.com» ()
2. Інтернет-портал «k2x2.info» ()
3. Інтернет-портал «youtube.com» ()

Домашнє завдання

1. На якому з етапів проведення лабораторної роботи є ймовірність отримати найбільшу похибку вимірювань?
2. Якими повинні бути матеріали і пристрій калориметр для отримання найбільш точних результатів вимірювань?
3. * Запропонуйте свою методику вимірювання питомої теплоємності рідини.