Target- odrediti moment inercije tijela metodom torzionih vibracija.

Uređaji i materijali: mjerna instalacija, komplet tijela, štoperica.

Opis ugradnje i metode mjerenja

Mjerni uređaj je okrugli disk okačen na elastičnu čeličnu žicu i dizajniran da primi tijela čiji moment inercije treba odrediti (slika 8.1).

Rice. 8.1

Uređaj je centriran pomoću dva pomična utega pričvršćena za disk. Okretanjem diska uređaja pod određenim kutom oko okomite ose, zakrenite čelični ovjes.

Kada se tijelo okrene pod uglom , žica se uvrće i nastaje moment sila M nastojeći vratiti tijelo u položaj ravnoteže. Eksperiment pokazuje da je, u prilično širokom rasponu, moment sila M proporcionalno ugao uvijanja  , tj.
(uporedi: elastična sila
). Disk se oslobađa, omogućavajući mu da izvodi torzijske vibracije. Period torzionih vibracija određen je izrazom
, gdje f- modul torzije; J- moment inercije oscilirajućeg sistema.

Za uređaj
. (8.1)

Jednakost (8.1) sadrži dvije nepoznate veličine f i J NS... Zbog toga je potrebno ponoviti eksperiment, prethodno postavivši referentno tijelo sa poznatim momentom inercije na disk za podešavanje. Za standard je uzet čvrsti cilindar čiji je moment inercije J ovo .

Nakon što smo standardom odredili novi period oscilovanja instrumenta, sastavljamo jednačinu sličnu jednačini (8.1):

. (8.2)

Rješavajući sistem jednačina (8.1) i (8.2), određujemo modul torzije f i moment inercije uređaja J NS na datom položaju utega. (Izvođenje proračunskih formula za f i J NS uradite sami u pripremi za laboratorijski rad i uključite u izvještaj). Nakon uklanjanja standarda, na disk uređaja se postavlja tijelo čiji se moment inercije u odnosu na os uređaja mora odrediti. Instalacija se centrira i ponovo se određuje period torzionih vibracija. T 2 , što će u ovom slučaju biti zapisano kao

. (8.3)

Znajući i f, izračunati moment inercije tijela oko ose uređaja na osnovu formule (8.3).

Podaci svih mjerenja i proračuna unose se u tabelu. 8.1.

Tabela 8.1

Izmjerene i izračunate veličine za određivanje momenta inercije metodom torzionih vibracija

	t NS	T NS	t 1	T 1	t 2	T 2
		< T NS >=	< T 1 >= < ¦ >= < J NS >=	< T 2 >= < J T >

Zadatak 1. Određivanje perioda torzijskih vibracija uređaja, uređaja sa standardom, uređaja sa telom

1. Izmjerite vrijeme štopericom t NS 20-30 punih vibracija uređaja i odredite
.

2. Ponovite eksperiment 5 puta i odredite < T NS > .

3. Stavite standard na disk uređaja i na sličan način odredite < T 1 >.

4. Postavite tijelo na disk uređaja, centrirajte instalaciju, odredite < T 2 > .

Rezultate mjerenja unesite u tabelu. 8.1

Laboratorijski rad 8 Mjerenje snage i rada struje u električnoj lampi Svrha rada je naučiti kako odrediti snagu i rad struje u lampi pomoću ampermetra, voltmetra i sata Oprema - baterija, ključ, niskonaponski lampa na postolju, ampermetar, voltmetar, spojne žice, štoperica.

Teorija Formula za proračun rada struje A = IUt Formula za proračun struje struje P = IU ili P = Skala = ___ = A ampermetar Skala = ___ = V voltmetar P teor. = U teorija. I theor. / izračunato prema vrijednostima U i I naznačenim na bazi sijalice / dijagram električnog kola

Proračuni: A = P = A teor. = P teorija. = Zaključak: Danas sam u laboratorijskom radu naučio kako odrediti snagu i rad struje u lampi pomoću ampermetra, voltmetra i štoperice. Izračunate (a) vrijednosti struje i snage sijalice: A = J R = W (navesti specifične eksperimentalne vrijednosti fizičkih veličina). Također je izračunao (a) teorijske vrijednosti rada struje i snage sijalice: A teor. = JR teorija. = W Dobivene eksperimentalne vrijednosti rada i trenutne snage u lampi (približno) poklapaju se sa izračunatim teorijskim vrijednostima. Stoga su prilikom izvođenja laboratorijskih radova napravljene male greške u mjerenju. (Dobijene eksperimentalne vrijednosti rada i struje u lampi ne poklapaju se sa izračunatim teorijskim vrijednostima. Slijedom toga, u laboratorijskom radu su napravljene značajne slučajne greške mjerenja.)

Pregled časa fizike u 8. razredu

Tema: Laboratorijski rad "Mjerenje snage i rad struje u električnoj lampi."Ciljevi lekcije : 1. Formirati praktične vještine učenika u radu sa električna kola. 2. Razvijati kognitivne procese: pamćenje, logičko mišljenje - kroz konstruisanje zaključaka, pažnju - kroz sposobnost analiziranja, izvođenja zaključaka, sumiranja u toku praktičnog rada i prilikom rešavanja problema. 3. Omogućiti svakom učeniku da osjeti svoj potencijal.

TOKOM NASTAVE

I. Aktuelizacija znanja, postavljanje ciljeva. Postavimo sebi cilj tako da nakon ove lekcijelako svako je mogao da izmeriI, iU, izračunati rad i snagu električne struje.Danas ćemo izvršiti radove na utvrđivanju rada i snage električne struje. Svako će raditi svojim tempom, pa će neko moći manje, neko više, ali laboratorijski rad je obavezan za sve. Izvještaj o rezultatima rada se ocjenjuje. Ponavljanje, priprema za laboratorijski rad.

1. Kakav je rad električne struje? Kako se može izračunati? U kojim jedinicama se mjeri? Šta je električna energija? Kako se može izračunati? U kojim jedinicama se mjeri? Koje metode mjerenja fizičkih veličina su vam poznate? Kako biste predložili mjerenje struje i napona? Kako su ampermetar i voltmetar uključeni u krug?

Dakle, hajde da nacrtamo plan za obavljanje posla. Procijenjeni odgovor učenika: - Nacrtajte električnu šemu. - Sastavite električni krug prema dijagramu. - Izmjerite struju i napon. - Izračunajte rad i strujnu snagu po formulama. - Izračunajte snagu prema indikacijama na postolju sijalice. - Uporedite proračune u dva slučaja.

II... Ponavljamo pravila ponašanja na laboratorijskoj lekciji uz naknadni potpis u sigurnosnom dnevniku.

I N S T R U K C I Z

o sigurnosnim mjerama za rad u učionici fizike

Budite pažljivi i disciplinovani, tačno pratite uputstva nastavnika.

Ne počinjite sa radom bez dozvole nastavnika.

Uređaje, materijale, opremu postavite na svoje radno mjesto na način da spriječite njihov pad ili prevrtanje.

Prije izvođenja posla morate pažljivo proučiti njegov sadržaj i napredak.

Kako biste spriječili pad tokom eksperimenata, pričvrstite stakleno posuđe u nogu stativa.

Prilikom izvođenja eksperimenata nemojte dozvoliti ekstremna opterećenja mjernih instrumenata. Budite posebno oprezni kada radite sa staklenim aparatima. Ne vadite termometre iz očvrsnutih epruveta.

pratiti ispravnost svih pričvrsnih elemenata u uređajima i čvorovima. Nemojte dodirivati ​​niti savijati rotirajuće dijelove strojeva.

Prilikom sastavljanja eksperimentalnih instalacija koristite žice sa jakom izolacijom bez vidljivih oštećenja.

Prilikom sastavljanja električnog kruga izbjegavajte ukrštanje žica, nemojte koristiti vodiče s pohabanom izolacijom i otvorenim prekidačima.

Posljednji spojite izvor struje u električni krug. Uključite sklopljeno kolo tek nakon provjere i uz dozvolu nastavnika.

Ne dodirujte delove strujnih kola bez izolacije. Nemojte ponovo spajati strujne krugove ili mijenjati osigurače prije nego što isključite napajanje.

Vodite računa da slučajno ne dodirnete rotirajuće dijelove tokom rada električni automobili... Ne vršite ponovna povezivanja u električnim krugovima mašina sve dok se armatura ili rotor mašine potpuno ne zaustave.

III. Na ekranu - moguća opcija dizajna za rad koji studenti mogu koristiti.

Laboratorijski rad br. 7

"Mjerenje snage i rada struje u električnoj lampi"

svrha rada: naučite kako odrediti snagu i rad struje u lampi pomoću ampermetra, voltmetra i sata . Uređaji i materijali: napajanje, niskonaponska lampa na postolju, voltmetar, ampermetar, kljuc, spojne žice, sat sa sekundnom kazaljkom. Radne formule: P = U NSI A = P NSt .
Završetak radova1 Sastavljam krug prema shemi:
2. Voltmetrom mjerim napon na lampi : U = B3. Ja mjerim jačinu struje ampermetrom: I = A4. Izračunavam trenutnu snagu u lampi: P = W. 5. Vremenski palim i gasim lampu: t = 60 c . Po vremenu sagorevanja i snazi ​​odredite rad struje u lampi : A = J. 6. Provjeravam da li rezultirajuća vrijednost snage odgovara snazi ​​naznačenoj na lampi. Na napajanje lampeP = U NSI = W U eksperimentu = W Izlaz: snaga lampe je W, rad struje u minuti = J. Snaga prikazana na lampi i snaga dobijena u eksperimentu se od tada ne poklapaju
IV. Rješavanje problema (za one koji se ranije snađu):
1. Kao rezultat provlačenja žice kroz mašinu za izvlačenje, njena dužina se povećala za 3 puta (sa konstantnom zapreminom). Koliko se puta promijenila površina poprečnog presjeka i otpor žice? Odgovor: Površina se smanjila 3 puta, a otpor je povećan 9 puta.
2. Postoje dvije bakarne žice iste dužine. Površina poprečnog presjeka prve žice je 1,5 puta veća od druge. U kojoj žici će jačina struje biti veća i koliko puta sa istim naponom na njima? Odgovori : V 1 žice, jačina struje će biti 1,5 puta veća, jer otpor ove žice je manji.
3. Dvije žice - aluminijska i bakrena - imaju istu površinu poprečnog presjeka i otpor. Koja žica je duža i koliko puta? (otpornost bakra je 0,017 Ohm mm 2 / m, a aluminijuma - 0,028 Ohm mm 2 / m) Odgovor: Bakarna žica je 1,6 puta duža, pošto je otpornost bakra 1,6 puta manja od otpornosti aluminijuma.

Sumiranje lekcije:

1. Šta je bio vaš lični cilj? Da li je to postignuto? Ocijenite svoj rad na lekciji.

Lekcija 47. Laboratorijski rad 8

Mjerenje brzine neravnomjernog kretanja

Tim __________________

__________________

Oprema: uređaj za proučavanje pravolinijskog kretanja, tronožac.

svrha rada: dokazati da se tijelo koje se kreće pravolinijski duž nagnute ravni giba jednoliko ubrzano i pronađi vrijednost ubrzanja.

Tokom lekcije tokom demonstracionog eksperimenta uverili smo se da ako telo ne dodiruje nagnutu ravan duž koje se kreće (magnetna levitacija), onda je njegovo kretanje ravnomerno ubrzano. Pred nama je zadatak da shvatimo kako će se tijelo kretati kada klizi po nagnutoj ravni, tj. između površine i tijela postoji sila trenja koja sprječava kretanje.

Postavimo hipotezu da tijelo klizi po nagnutoj ravni, također jednoliko ubrzano, a to ćemo eksperimentalno provjeriti crtanjem grafika zavisnosti brzine kretanja od vremena. Uz jednoliko ubrzano kretanje, ovaj graf je prava linija koja počinje od početka. Ako se grafik koji smo konstruisali, sa tačnošću greške merenja, može smatrati pravom linijom, onda se kretanje na istraživanoj deonici putanje može smatrati ravnomerno ubrzanim. U suprotnom, radi se o složenijem neravnomjernom kretanju.

Da bismo odredili brzinu u okviru naše hipoteze, koristićemo formule jednakog kretanja. Ako pokret krene iz stanja mirovanja, onda V = at (1), gdje a- ubrzanje, t- vrijeme kretanja, V-brzina tela u trenutku t... Za ravnomjerno ubrzano kretanje bez početna brzina odnos je tačan s = at 2 /2 , gdje s- putanja koju tijelo pređe za vrijeme kretanja t. Iz ove formule a =2 s / t 2 (2) Zamijenimo (2) u (1), dobijemo: (3). Dakle, da bi se odredila brzina tijela u datoj tački putanje, dovoljno je izmjeriti njegovo kretanje od početne do ove tačke i vrijeme kretanja.

Proračun granica grešaka. Brzina se utvrđuje eksperimentalno indirektnim mjerenjima. Direktnim mjerenjima nalazimo putanju i vrijeme, a zatim pomoću formule (3) i brzinu. Formula za određivanje granice greške brzine u ovom slučaju je: (4).

Uvažavanje dobijenih rezultata. Zbog činjenice da postoje greške u mjerenju udaljenosti i vremena, vrijednosti brzine V neće ležati tačno na pravoj liniji (slika 1, crna linija). Da bi se odgovorilo na pitanje može li se proučavano kretanje smatrati ravnomjerno ubrzanim, potrebno je izračunati granice grešaka u promjeni brzine, te greške odložiti na grafikonu za svaku promijenjenu brzinu (crvene pruge) i izoštriti koridor ( isprekidane linije),

Ne ide dalje od granice greške. Ako je to moguće, onda se takvo kretanje sa datom greškom mjerenja može smatrati ravnomjerno ubrzanim. Prava linija (plava), koja počinje od početka, smještena u potpunosti u ovom koridoru i prolazi što bliže izmjerenim vrijednostima brzina, je potrebna ovisnost brzine o vremenu: V = at. Da biste odredili ubrzanje, trebate uzeti proizvoljnu tačku na grafikonu i podijeliti vrijednost brzine u ovoj tački V 0 s vremenom u njoj t 0: a =V 0 / t 0 (5).

napredak:

1. Montaža instalacije za određivanje brzine. Šinu vodilicu fiksiramo na visini od 18-20 cm Nosač postavljamo na sam vrh šine i senzor postavljamo tako da štoperica startuje u trenutku kada se kolica kreće. Drugi senzor će biti uzastopno pozicioniran približno na udaljenostima: 10, 20, 30, 40 cm za izvođenje 4 eksperimenta. Podatke unosimo u tabelu.

2. Napravimo 6 pokretanja kolica za svaku poziciju drugog senzora, svaki put unoseći očitanja štoperice u tabelu. sto

Brzina		Brzina		Brzina		Brzina

3. Izračunavamo prosječnu vrijednost vremena kretanja kolica između senzora - t cf.

4. Zamjenom vrijednosti s i t cf u formulu (3) određujemo brzine na mjestima gdje je instaliran drugi senzor. Podatke unosimo u tabelu.

5. Gradimo graf zavisnosti brzine vagona od vremena.

6

Greška mjerenja udaljenosti i vremena:

∆s = 0,002 m, ∆t = 0,01 s.

7. Koristeći formulu (4) nalazimo ∆V za svaku vrijednost brzine. U ovom slučaju, vrijeme t u formuli je t cf.

8. Pronađene vrijednosti ∆V su iscrtane na grafikonu za svaku ucrtanu tačku.

... Gradimo koridor grešaka i vidimo da li izračunate brzine V padaju u njega.

10. Nacrtajte pravu liniju V = at u koridoru greške od početka koordinata i odredite vrijednost ubrzanja iz grafikona a prema formuli (5): a =

Izlaz:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laboratorijski rad br. 5

Laboratorijski rad br. 5

Određivanje optičke snage i žižne daljine sabirne leće.

Oprema: ravnalo, dva pravougaona trougla, dugofokusno konvergentno sočivo, lampa na postolju sa kapom, izvor napajanja, prekidač, spojne žice, ekran, vodilica.

Teoretski dio:

Najjednostavniji način mjerenja snage i žižne daljine objektiva temelji se na formuli sočiva

d - udaljenost od objekta do sočiva

f je udaljenost od sočiva do slike

F - žižna daljina

Optička snaga sočiva je količina

Kao objekat se koristi slovo koje sija difuznom svetlošću u kapici iluminatora. Na ekranu se dobija stvarna slika ovog slova.

Slika vrijedi okrenuta naopako i uvećana:

Imaginarna direktna uvećana slika:

Okvirni tok radova:

F = 8 cm = 0,08 m

F = 7 cm = 0,07 m

F = 9 cm = 0,09 m

Laboratorijski rad iz fizike br.3

Laboratorijski rad iz fizike br.3

učenici 11 "B" razreda

Alekseeva Maria

Određivanje ubrzanja gravitacije pomoću klatna.

Oprema:

Teoretski dio:

Za mjerenje ubrzanja gravitacije koriste se različiti gravimetri, posebno instrumenti s klatnom. Uz njihovu pomoć moguće je izmjeriti ubrzanje gravitacije s apsolutnom greškom reda veličine 10 -5 m / s 2.

U radu se koristi najjednostavniji uređaj klatna - lopta na niti. Za male veličine kuglica u poređenju sa dužinom navoja i malim odstupanjima od ravnotežnog položaja, period oscilovanja je

Da biste povećali tačnost mjerenja perioda, potrebno je izmjeriti preostalo vrijeme t veliki broj N potpunih oscilacija klatna. Zatim period

A ubrzanje zbog gravitacije može se izračunati po formuli

Eksperiment:

Postavite tronožac na ivicu stola.

Na njegovom gornjem kraju pričvrstite prsten sa spojnicom i na njega okačite lopticu na konac. Lopta treba da visi 1-2 cm od poda.

Izmjerite dužinu l klatna pomoću trake.

Pobudite oscilacije klatna odbijanjem lopte u stranu za 5-8 cm i otpuštanjem.

Izmjerite u nekoliko eksperimenata vrijeme t 50 oscilacija klatna i izračunajte t av:

Izračunajte prosječnu apsolutnu grešku mjerenja vremena i unesite rezultate u tabelu.

Izračunajte ubrzanje gravitacije koristeći formulu

Odrediti relativnu grešku mjerenja vremena.

Odrediti relativnu grešku u mjerenju dužine klatna

Izračunajte relativnu grešku mjerenja g po formuli

Zaključak: Ispada da je ubrzanje gravitacije, mjereno klatnom, približno jednako tabličnom ubrzanju gravitacije (g = 9,81 m/s 2) s dužinom navoja od 1 metar.

Alekseeva Marija, učenica 11 "B" razreda gimnazija broj 201, grad Moskva

Nastavnik fizike gimnazije № 201 Lvovskiy MB

Laboratorijski rad br. 4

Laboratorijski rad br. 4

Mjerenje indeksa prelamanja stakla

učenice 11. razreda "B" Alekseeva Marija.

svrha rada: mjerenje indeksa prelamanja trapezoidne staklene ploče.

Teoretski dio: indeks loma stakla u odnosu na zrak određuje se formulom:

Tablica obračuna:

Izračuni:

n pr1 = AE1 / DC1 = 34 mm / 22 mm = 1,5

n pr2 = AE2 / DC2 = 22 mm / 14 mm = 1,55

Zaključak: Određivanjem indeksa prelamanja stakla može se dokazati da ova vrijednost ne zavisi od upadnog ugla.

Laboratorijski rad br. 6

Laboratorijski rad br. 6.

Merenje svetlosnog talasa.

Oprema: difrakciona rešetka sa periodom od 1/100 mm ili 1/50 mm.

Shema instalacije:

1. Holder.

2. Crni ekran.

   Uski vertikalni prorez.

Svrha rada: eksperimentalno određivanje svjetlosnog vala pomoću difrakcijske rešetke.

Teoretski dio:

Difrakciona rešetka je skup velikog broja vrlo uskih proreza razdvojenih neprozirnim prostorima.

Izvor

Talasna dužina je određena formulom:

Gdje je d period rešetke

k - red spektra

Ugao pod kojim se posmatra maksimalno osvetljenje

Jednačina difrakcijske rešetke:

Pošto uglovi pod kojima se posmatraju maksimumi 1. i 2. reda ne prelaze 5, moguće je koristiti njihove tangente umesto sinusa uglova.

dakle,

Razdaljina a mjereno na ravnalu od rešetke do ekrana, udaljenost b- na skali ekrana od proreza do odabrane linije spektra.

Konačna formula za određivanje talasne dužine je

U ovom radu greška u merenju talasnih dužina nije procenjena zbog izvesne nesigurnosti u izboru sredine spektra.

Okvirni tok radova:

b = 8 cm, a = 1 m; k = 1; d = 10 -5 m

(crvena boja)

d - period rešetke

Zaključak: Eksperimentalnim mjerenjem talasne dužine crvene svjetlosti pomoću difrakcijske rešetke, došli smo do zaključka da ona omogućava vrlo precizno mjerenje valne dužine svjetlosti.

Lekcija 43

Lekcija 43. Laboratorijski rad 7

Mjerenje ubrzanja tijela

Tim __________________

____________________

Svrha studije: izmjerite ubrzanje šipke duž ravnog nagnutog žlijeba.

Uređaji i materijali: tronožac, vodilica, kolica, utezi, senzori vremena, elektronska štoperica, pjenasti nosač.

Teorijska obrazloženja rada:

Ubrzanje tijela će biti određeno formulom:, gdje su v 1 i v 2 trenutne brzine tijela u tačkama 1 i 2, mjerene u vremenima t 1 i t 2, respektivno. Za os X odaberite ravnalo duž vodilice.

napredak:

1. Odaberimo dvije tačke x 1 i x 2 na ravnalu, u kojima ćemo mjeriti trenutne brzine i unijeti njihove koordinate u tabelu 1.

Tabela 1.

Tačke na X-osi za mjerenje trenutne brzine		Δx 1 = x ’1 - x 1 Δx 1 = cm				Δx 2 = x ’2 - x 2 Δx 2 = cm
Definisanje vremenskih intervala	Δt 1 = t ’1 - t 1 Δ t 1 = c			Δt 2 = t ’2 - t 2 Δ t 2 = c
Određivanje trenutne brzine	v 1 = Δh 1 / Δt 1 v 1 = gospođa		v 2 = Δh 2 / Δt 2 v 2 = gospođa		Δ v = gospođa
Određivanje vremenskog intervala između tačaka merenja brzina	Δ t= sa
Određivanje ubrzanja kolica

2. Odabrati na točkama ravnala x '1 i x' 2 krajnje tačke intervala za mjerenje trenutnih brzina i izračunati dužine segmenata Δx 1 i Δh 2 .

3. Instalirajte senzore za mjerenje vremena prvo na tačke x 1 i x '1, pokrenite nosač i zapišite izmjereni vremenski interval za prolazak kolica između senzora Δ t 1 do stola.

4. Ponovimo mjerenje za interval Δ t 2 , vrijeme tokom kojeg kolica prolazi između tačaka x 2 i x ’2, nakon što su senzori postavljeni na tim tačkama i pokrenuta kolica. Podatke ćemo unijeti i u tabelu.

5. Odredite trenutne brzine v 1 iv 2 u tačkama 1 i x 2, kao i promjena brzine između tačaka Δ v, unosimo podatke u tabelu.

6. Definirajte vremenski interval Δ t= t 2 - t 1, koji će kočija potrošiti na prolazak segmenta između tačaka x 1 i x 2. Da biste to učinili, postavite senzore na tačke x 1 i x 2 i pokrenite kočiju. Vrijeme koje pokazuje štoperica se unosi u tabelu.

7. Izračunajte ubrzanje vagona a prema formuli. Dobijeni rezultat zabilježit ćemo u posljednjem redu tabele.

8. Izvodimo zaključak o kakvom se kretanju radi.

Izlaz: ________________________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Pažljivo rastavite instalaciju, predate radove i napustite čas sa osjećajem postignuća i vlastitog dostojanstva.

Laboratorijski rad fizike br.7

Učenici 11 "B" razreda Sadykova Marija

Promatranje kontinuiranog i linijskog spektra.

Oprema: projektor, spektralne cijevi sa vodonikom, neonom ili helijumom, visokonaponski induktor, napajanje, tronožac, spojne žice, staklena ploča sa zakošenim rubovima.

svrha rada: korišćenjem potrebnu opremu posmatrati (eksperimentalno) kontinuirani spektar, neon, helijum ili vodonik.

napredak:

Postavite ploču vodoravno ispred oka. Kroz rubove na ekranu promatramo sliku kliznog proreza projekcionog aparata. Primarne boje dobijenog kontinuiranog spektra vidimo u sledećem redosledu: ljubičasta, plava, cijan, zelena, žuta, narandžasta, crvena.

Ovaj spektar je kontinuiran. To znači da su sve talasne dužine predstavljene u spektru. Tako smo saznali da kontinuirane spektre daju tijela u čvrstom ili tekućem stanju, kao i jako komprimirani plinovi.

Vidimo mnoge obojene linije odvojene širokim tamnim prugama. Prisustvo linijskog spektra znači da supstanca emituje svetlost samo vrlo specifične talasne dužine.

Spektar vodonika: ljubičasta, plava, zelena, narandžasta.

Narandžasta linija spektra je najsjajnija.

Spektar helijuma: plava, zelena, žuta, crvena.

Žuta linija je najsjajnija.

Na osnovu našeg iskustva možemo zaključiti da linijski spektri daju sve supstance u gasovitom stanju. U ovom slučaju, atomi emituju svjetlost, koja praktički ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Izolovani atomi emituju strogo definisane talasne dužine.

Lekcija 37

Lekcija42 ... Laboratorijski rad br. 5.

Ovisnost jačine elektromagneta o jačini struje

Brigade ___________________

___________________

svrha rada: Uspostaviti odnos između jačine struje koja teče kroz zavojnicu elektromagneta i sile kojom elektromagnet privlači metalne predmete.

Uređaji i materijali: kalem sa jezgrom, ampermetar, varijabilni otpor (reostat), dinamometar, napajanje, ekser, spojne žice, ključ, tronožac sa držačem, metalno postolje za magnetne dijelove.

NS rad od:

1. Sastavite instalaciju prikazanu na slici. Pričvrstite stopicu držača na vrh stativa. Pričvrstite vrh dinamometra u držač kao što je prikazano na slici. Zavežite konac za nokat tako da škljocne u utor na oštrom kraju nokta i da se ne skida. Na suprotnoj strani konca napravite petlju i objesite nokat na kuku dinamometra.

Zabilježite očitavanje dinamometra. Ovo je težina eksera, trebat će vam kada mjerite snagu magneta:

3. Sastavite električni krug prikazan na slici. Nemojte uključivati ​​napajanje dok instruktor ne provjeri ispravan sklop.

4... Zatvorite ključ i, rotirajući reostat od maksimalno lijevo do maksimalno desnog položaja, odredite raspon promjene struje kruga.

Struja varira od ___ A do ____ A.

5. Odaberite tri trenutne vrijednosti, maksimalne i dvije niže, i unesite

Oni su u drugoj koloni tabele. Pokrenut ćete tri testa sa svakom trenutnom vrijednošću.

6. Zatvorite strujni krug i postavite prvu odabranu vrijednost struje na ampermetru pomoću reostata.

7. Dodirnite jezgro zavojnice do glave eksera koji visi na dinamometru. Nokat je zalijepljen za jezgru. Spustite zavojnicu pravo dolje i gledajte očitavanje dinamometra. Zapamtite očitanja dinamometra u trenutku odvajanja zavojnice i unesite ih u kolonu F 1.

8. Ponovite eksperiment još dva puta sa ovom jačinom struje. Zabilježite silu na dinamometru u trenutku izbijanja eksera u kolone F 2 i F 3. Mogu se neznatno razlikovati od prvog zbog nepreciznosti mjerenja. Pronađite prosječnu magnetsku silu zavojnice koristeći formulu F cp = (F 1 + F 2 + F 3) / 3 i unesite stupac "Prosječna sila".

9. Dinamometar je pokazao vrijednost sile jednaku zbiru težine eksera i magnetske sile zavojnice: F = P + F M. Dakle, sila zavojnice je jednaka F M = F - P. Oduzmite težinu eksera P od F cp i rezultat upišite u kolonu "Magnetna sila".

Broj	Trenutni I, A	Očitavanja dinamometra F, N			Prosječna sila F cp, N	Magnetna sila F M, N

10. Ponovite eksperimente dva puta sa drugim strujama i popunite preostale ćelije u tabeli.

I, A 1. Nacrtajte grafik zavisnosti magnetne sile F M na jačini struje I.

brzina Oprema ... laboratorijarad Novo laboratorijaPosao Tema 4 LaboratorijaPosao №6. Measurement prirodno ...

Avdeeva istraživački radovi o uvođenju ekologije

Sažetak disertacije

Evaluacije brzina vodene struje mjerenjabrzina protok vode Oprema: ... radionica, at lekcije geografija 7 razred as laboratorijarad„Proučavanje... automobila karakteriše značajno neravnina u prostoru i vremenu...

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA RUJSKE FEDERACIJE

SIBIRSKI DRŽAVNI VAZDUŠOPISNI UNIVERZITET

nazvan po akademiku M.F. Reshetneva

Katedra za tehničku fiziku

Laboratorijski rad br. 8

ČETVOREZONSKA METODA ZA MERENJE OTPORNOSTI POLUPROVODNIKA

Metodičko uputstvo za laboratorijske radove na kursu "Solid State Electronics"

Sastavio A.S. Parshin

Krasnojarsk 2003

Laboratorijski rad br. 8. Metoda sa četiri sonde mjerenja otpora poluvodiča1

Teorija metoda . 1

Eksperimentalna postavka . 3

Radni nalog .. 5

Zahtjevi za formatiranje izvještaja . 7

Kontrolna pitanja .. 7

Književnost . 7

Laboratorijski rad br. 8. Četiri sondemetoda mjerenja otpora poluvodiča

svrha rada: proučavanje temperaturne zavisnosti specifičnog električni otpor poluprovodnika metodom sa četiri sonde, određivanje zazora poluprovodnika.

Teorija metoda

Četiri sonde metoda za mjerenje otpornosti poluvodiča je najčešća. Prednost ove metode je što njena primjena ne zahtijeva stvaranje omskih kontakata na uzorku, već je moguće mjeriti otpornost uzoraka najrazličitijih oblika i veličina. Uslov za njegovu primenu sa stanovišta oblika uzorka je postojanje ravne površine, čije linearne dimenzije premašuju linearne dimenzije sondnog sistema.

Krug za mjerenje otpora metodom sa četiri sonde prikazan je na Sl. 1. Na ravnoj površini uzorka postavljene su četiri metalne sonde sa malom kontaktnom površinom duž prave linije. Udaljenosti između sondi s 1 , s 2 i s 3 ... Preko eksternih sondi 1 i 4 nedostajati struja I 14 , na internim sondama 2 i 3 izmjeriti razliku potencijala U 23 ... Po izmjerenim vrijednostima I 14 i U 23 možete odrediti otpornost poluvodiča.

Da bismo pronašli formulu za proračun otpornosti, prvo razmotrimo problem raspodjele potencijala oko pojedinačne sonde tačke (slika 2). Za rješavanje ovog problema potrebno je napisati Laplaceovu jednačinu u sfernom koordinatnom sistemu, jer raspodjela potencijala ima sfernu simetriju:

.(1)

Rješenje jednadžbe (1) pod uvjetom da je potencijal at r = 0 pozitivan, teži nuli, za vrlo velike r ima sljedeći oblik

Integraciona konstanta WITH može se izračunati iz uslova za jačinu električnog polja E na određenoj udaljenosti od sonde r = r 0 :

.

Pošto je gustina struje koja teče kroz hemisferu poluprečnika r 0 , j =I/(2πr 0 2), a u skladu sa Ohmovim zakonom j =E/ρ , onda E(r 0)=I ρ / (2π r 0 2).

Dakle

Ako je kontaktni radijus r 1 , tada je potencijal njegovog vrha

Očigledno, potencijal na uzorku u tački njegovog kontakta sa sondom ima istu vrijednost. Prema formuli (3) slijedi da se glavni pad napona javlja u području blizu kontakta i stoga je vrijednost struje koja teče kroz uzorak određena otporom područja blizu kontakta. Što je manji radijus sonde, manji je opseg ovog područja.

Električni potencijal u bilo kojoj tački uzorka može se naći kao algebarski zbir potencijala stvorenih u toj tački strujom svake sonde. Za struju koja teče u uzorak, potencijal je pozitivan, a za struju koja teče iz uzorka negativan. Za sistem sondi prikazan na sl. 1, potencijali mjernih sondi 2 i 3

;

.

Razlika potencijala između ispitnih kontakata 2 i 3

Otuda i otpornost uzorka

.(5)

Ako su razmaci između sondi isti, tj. s 1 = s 2 = s 3 = s , onda

Dakle, za mjerenje specifičnog električni otpor metodom sa četiri sonde, dovoljno je izmeriti rastojanje između sondi s , pad napona U 23 na mjerne sonde i struju koja teče kroz uzorak I 14 .

Eksperimentalna postavka

Mjerna postavka se zasniva na univerzalnom laboratorijskom stolu. U ovom laboratorijskom radu koriste se sljedeći instrumenti i oprema:

1. Toplotna komora sa uzorkom i mjernom glavom;

2. DC izvor TES-41;

3. Izvor konstantnog napona B5-47;

4. Univerzalni digitalni voltmetri V7-21A;

5. Spojne žice.

Blok dijagram eksperimentalne postavke prikazan je na Sl. 3.

Uzorak se postavlja na merni stepen toplotne komore. Mjerna glava je pritisnuta opružnim mehanizmom manipulatora na ravnu poliranu površinu uzorka. Unutar mjernog stupnja nalazi se grijač, koji se napaja stabiliziranim istosmjernim izvorom napajanja TES-41, koji radi u režimu stabilizacije struje. Temperaturu uzorka kontrolira termoelement ili termootpor... Da biste ubrzali proces mjerenja, možete koristiti graduirane krivulje predstavljene u dodatku, koje vam omogućavaju da odredite temperaturu uzorka iz struje grijača. Struja grijača se mjeri ampermetrom ugrađenim u izvor struje.

Kontakt struja 1 i 4 kreiran uz pomoć podesivog stabiliziranog izvora istosmjerne struje B7-47 i kontroliran univerzalnim digitalnim uređajem V7-21A, uključenim u ampermetarskom modu. Napon između mjernih sondi 2 i 3 bilježi se digitalnim voltmetrom visokog otpora V7-21A. Mjerenja se moraju izvoditi pri najnižoj struji kroz uzorak, što je određeno mogućnošću mjerenja niskih napona. Pri velikim strujama moguće je zagrijavanje uzorka, što dovodi do izobličenja rezultata mjerenja. Smanjenje radne struje istovremeno smanjuje modulaciju provodljivosti uzorka uzrokovanu ubrizgavanjem nosioca naboja tokom strujanja struje.

Glavni problem pri merenju električni otpor Metode sonde su problem kontakata. Za uzorke visokog vakuuma, ponekad je potrebno električno formirati kontakte kako bi se postigle niske kontaktne otpornosti. Formiranje kontakata mjerne sonde vrši se kratkotrajnim napajanjem mjerne sonde konstantnim naponom od nekoliko desetina ili čak stotina volti.

Radni nalog

1. Pročitajte opis uređaja potrebnih za obavljanje posla. Sastavite dijagram mjerne instalacije prema sl. 3. Prilikom povezivanja univerzalnih voltmetara V7-21A obratite pažnju da jedan treba da radi u režimu merenja napona, a drugi - u trenutnom merenju. Na dijagramu su označene ikonama " U " i " ja " respektivno. Provjerite ispravnu postavku prekidača načina rada na ovim uređajima.

2. Nakon što nastavnik ili inženjer provjeri ispravnost sklopa mjerne instalacije, uključi voltmetre i izvor napona B7-47.

3. Postavite napon izvora B7-47 na 5V. Ako se napon i struja na uzorku vremenom mijenjaju, onda uz pomoć nastavnika ili inženjera električnim kalupom kontakte mjerne sonde.

4. Izmjerite pad napona U+ 23 i U- 23 u različitim smjerovima struje I 14 ... Dobijene vrijednosti napona su usrednjene za oo, kako bi se na taj način isključio longitudinalni termo-EMF koji nastaje na uzorku zbog gradijenta temperature. Eksperimentalne podatke i proračune vrijednosti naprezanja unesite u tablicu 1.

Obrazac tabele 1

	Učitavam, A	T,K	I 14, mA	U + 23 , V	U – 23 , V

5. Ponovite mjerenja na drugoj temperaturi uzorka. Da biste to učinili, morate postaviti struju grijača toplinske komore I opterećenje,= 0,5 A, sačekajte 5-10 minuta da se temperatura uzorka stabilizuje i zabeležite očitavanja instrumenata u Tabeli 1. Odredite temperaturu uzorka koristeći kalibracione krivulje prikazane u dodatku.

6. Slično, izvršite mjerenja u nizu za vrijednosti struje grijača 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Rezultate svih mjerenja unesite u tabelu 1.

7. Obraditi dobijene eksperimentalne rezultate. Da biste to učinili, koristeći rezultate prikazane u Tabeli 1, izračunajte 10 3 / T , specifično električni otpor uzorak na svakoj temperaturi ρ prema formuli (6), specifična električna provodljivost

prirodni logaritam električne provodljivosti ln σ ... Sve rezultate proračuna unesite u tabelu 2.

Obrazac tabele 2

	T, K	, K -1	ρ, Ohm m	σ, (Ohmm) -1	ln σ

8. Napravite graf zavisnosti. Analizirajte tok krivih, označite područja nečistoća i intrinzične provodljivosti. kratak opis zadatka postavljenog u radu;

· dijagram mjerne instalacije;

· rezultati mjerenja i proračuna;

· graf zavisnosti;

· analiza dobijenih rezultata;

· zaključke o radu.

Kontrolna pitanja

1. Intrinzični i nečisti poluprovodnici. Pojasna struktura intrinzičnih i nečistih poluprovodnika. Praznina trake. Energija aktivacije nečistoća.

2. Mehanizam električne provodljivosti intrinzičnih i nečistih poluprovodnika.

3. Temperaturna ovisnost električne provodljivosti vlastitih poluvodiča.

4. Temperaturna ovisnost električne provodljivosti nečistoća poluvodiča.

5. Određivanje zazora i energije aktivacije nečistoće iz temperaturne zavisnosti električne provodljivosti.

6. Četiri sonde Metoda mjerenja električni otpor poluvodiči: područje primjene, njegove prednosti i nedostaci.

7. Problem raspodjele potencijala električnog polja u blizini sonde.

8. Izvođenje formule za proračun (6).

9. Šema i princip eksperimentalne postavke.

10. Objasnite eksperimentalno dobijeni graf ovisnosti, kako je iz ovog grafa određen pojas pojasa?

Književnost

1. Pavlov L.P. Metode mjerenja parametara poluprovodničkih materijala: Udžbenik za univerzitete. - M.: Više. shk., 1987. - 239 str.

2. Lysov V.F. Radionica o fizici poluprovodnika. -M .: Prosveta, 1976.- 207 str.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Solid-state elektronika: Uchab. za studente. - M.: Više. shk., 1986. - 304 str.

4. Kittel Ch. Uvod u fiziku čvrstog stanja. - M.: Nauka, 1978.- 792 str.

5. Shalimova K.V. Fizika poluprovodnika: udžbenik za univerzitete. - M.: Energiya, 1971. - 312 str.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fizičke osnove elektronske tehnologije: Udžbenik za univerzitete. - M.: Više. shk., 1982.- 608 str.