Cilj– metodom torzijskih vibracija odrediti moment tromosti tijela.

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

Opis ugradnje i metode mjerenja

Mjerni sklop je okrugli disk obješen na elastičnu čeličnu žicu i dizajniran za smještaj tijela čiji moment tromosti treba odrediti (slika 8.1).

Riža. 8.1

Uređaj je centriran pomoću dva pomična utega pričvršćena na disk. Okretanjem diska uređaja pod određenim kutom oko okomite osi, čelični ovjes se uvija.

Kada se tijelo okreće pod kutom , žica se uvija i nastaje moment sila M nastojeći vratiti tijelo u položaj ravnoteže. Eksperiment pokazuje da je u prilično širokom rasponu moment sila M proporcionalno kutu uvijanja  , tj.
(usporedi: elastična sila
). Disk se oslobađa, dopuštajući mu da izvodi torzijske vibracije. Period torzijskih vibracija određen je izrazom
, gdje f– modul torzije; J je moment tromosti titrajnog sustava.

Za instrument
. (8.1)

Jednakost (8.1) sadrži dvije nepoznate veličine f i J itd. Stoga je potrebno ponoviti pokus, nakon postavljanja referentnog tijela s poznatim momentom inercije na disk za postavljanje. Za standard se uzima čvrsti cilindar čiji je moment inercije J ovaj .

Nakon što smo standardom odredili novo razdoblje osciliranja uređaja, sastavljamo jednadžbu sličnu jednadžbi (8.1):

. (8.2)

Rješavajući sustav jednadžbi (8.1) i (8.2) određujemo torzijski modul f i moment tromosti uređaja J itd s ovim položajem opterećenja. (Izvođenje formula za izračun za f i J itd učinite to sami u pripremi za laboratorijski rad i uključite u izvješće). Nakon uklanjanja standarda, na disk uređaja se postavlja tijelo čiji se moment inercije u odnosu na os uređaja mora odrediti. Instalacija se centrira i ponovno se određuje period torzijskih vibracija T 2 , što se u ovom slučaju može zapisati kao

. (8.3)

Znajući i f, izračunajte moment tromosti tijela u odnosu na os uređaja na temelju formule (8.3).

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

Tablica 8.1

Mjerene i izračunate veličine za određivanje momenta tromosti metodom torzijskih vibracija

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

Zadatak 1. Određivanje razdoblja torzijskih vibracija uređaja, uređaja s etalonom, uređaja s tijelom

1. Izmjerite vrijeme štopericom t itd 20-30 kompletnih vibracija uređaja i odrediti
.

2. Ponovite pokus 5 puta i odredite < T itd > .

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

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

Zabilježite rezultate mjerenja u tablicu. 8.1

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

Teorija Formula za proračun rada struje A= IUt Formula za izračunavanje snage struje P= IU ili P= Vrijednost podjele = ___= A ampermetra Vrijednost podjela =___= V voltmetra P teor. =U teor. ja teor. / izračunato iz vrijednosti U i I naznačenih na postolju žarulje / dijagram električnog kruga

Proračuni: A= P = A teor. = P teor. = Zaključak: Danas sam u laboratorijskom radu naučio kako pomoću ampermetra, voltmetra i štoperice odrediti snagu i rad struje u lampi. Izračunate (a) vrijednosti rada struje i snage žarulje: A \u003d J R \u003d W (navesti specifične eksperimentalne vrijednosti fizikalnih veličina). Također su izračunate (a) teorijske vrijednosti rada struje i snage žarulje: A teor. = J R teor. \u003d W Eksperimentalne vrijednosti rada i trenutne snage u žarulji (približno) podudaraju se s izračunatim teoretskim vrijednostima. Stoga su pri izvođenju laboratorijskih radova napravljene male pogreške u mjerenju. (Dobive eksperimentalne vrijednosti rada i struje u žarulji ne poklapaju se s izračunatim teoretskim vrijednostima. Stoga su tijekom laboratorijskog rada napravljene značajne slučajne pogreške mjerenja.)

Nacrt sata fizike u 8. razredu

Tema: Laboratorijski rad "Mjerenje snage i rada struje u električnoj lampi."Ciljevi lekcije : 1. Formirati praktične vještine učenika u radu sa električni krugovi. 2. Razvijati kognitivne procese: pamćenje, logičko mišljenje - kroz konstruiranje zaključaka, pažnju - kroz sposobnost analiziranja, izvođenja zaključaka, sažimanja tijekom praktičnog rada i rješavanja problema. 3. Dajte svakom učeniku priliku da osjeti svoj potencijal.

TIJEKOM NASTAVE

ja Ažuriranje znanja, postavljanje ciljeva. Postavimo si cilj tako da nakon ove lekcijelako svatko može izmjeritija, iU, izračunati rad i snagu električne struje.Danas ćemo obaviti posao utvrđivanja rada i snage električne struje. Svatko će raditi svojim tempom, pa će neki moći manje, neki više, ali laboratorij je svima obavezan. Izvješće o napretku se evaluira. Ponavljanje, priprema za laboratorijski rad.

1. Kakav je rad električne struje? Kako se može izračunati? U kojim se jedinicama mjeri? Što je električna energija? Kako se može izračunati? U kojim se jedinicama mjeri? Koje metode mjerenja fizikalnih veličina poznajete? Kako biste predložili mjerenje struje i napona? Kako spojiti ampermetar i voltmetar u strujni krug?

Dakle, izložimo plan za izvođenje radova. Procijenjeni odgovor učenika: - Nacrtajte dijagram električnog kruga. - Sastavite električni krug prema dijagramu. – Izmjerite struju i napon. - Izračunajte formule za rad i strujnu snagu. - Izračunajte snagu iz očitanja na postolju žarulje. – Usporedite izračune u dva slučaja.

II. Ponavljamo pravila ponašanja u laboratorijskom satu, nakon čega slijedi potpis u sigurnosnom dnevniku.

I N S T R U K T I A

u sigurnosti za učionicu fizike

Budite oprezni i disciplinirani, točno slijedite upute učitelja.

Ne počinjite s radom bez dopuštenja učitelja.

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

Prije izvođenja rada potrebno je pažljivo proučiti njegov sadržaj i napredak.

Kako biste spriječili pad tijekom pokusa, pričvrstite stakleno posuđe u podnožje stativa.

Prilikom provođenja eksperimenata nemojte dopustiti maksimalna opterećenja mjernih instrumenata. Budite posebno oprezni pri radu sa staklenim posuđem. Ne vadite termometre iz očvrsnutih epruveta.

provjerite ispravnost svih pričvrsnih elemenata u uređajima i učvršćenjima. Nemojte dodirivati ​​niti se naginjati preko rotirajućih dijelova stroja.

Prilikom sastavljanja eksperimentalnih postava koristite žice s jakom izolacijom bez vidljivih oštećenja.

Prilikom sastavljanja električnog kruga izbjegavajte križanje žica, zabranjeno je koristiti vodiče s istrošenom izolacijom i prekidačima otvorenog tipa.

Posljednji spojite izvor struje u električni krug. Uključite sklopljeni krug samo nakon provjere i uz dopuštenje učitelja.

Ne dirajte dijelove strujnih krugova koji nemaju izolaciju. Nemojte ponovno spajati strujne krugove ili mijenjati osigurače dok se napajanje ne isključi.

Pazite da slučajno ne dodirnete rotirajuće dijelove tijekom rada. električni strojevi. Nemojte vršiti ponovno spajanje u električnim krugovima strojeva dok se armatura ili rotor stroja potpuno ne zaustavi

III. Na ekranu je moguća opcija dizajna koju studenti mogu koristiti.

Laboratorij br. 7

"Mjerenje snage i rada struje u električnoj lampi"

Cilj: naučiti kako odrediti snagu i strujni rad u žarulji pomoću ampermetra, voltmetra i sata . Uređaji i materijali: napajanje, niskonaponska lampa na postolju, voltmetar, ampermetar, ključ, spojne žice, sat sa sekundnom kazaljkom. Radne formule: P = U xja A = P xt .
Završetak radova1 .Sastavljam lanac prema shemi:
2. Voltmetrom mjerim napon na lampi : U = B3. Ja mjerim struju ampermetrom: ja = A4. Izračunavam snagu struje u lampi: P = W. 5. Bilježim vrijeme paljenja i gašenja svjetiljke: t = 60 c . Po vremenu izgaranja i snazi ​​odredite rad struje u svjetiljci : A = J. 6. Provjeravam odgovara li primljena vrijednost snage snazi ​​naznačenoj na žarulji. Na snagu lampeP = U xja = uto U eksperimentu = uto Zaključak: snaga svjetiljke je W, rad struje u minuti \u003d J. Snaga naznačena na svjetiljci i snaga dobivena u eksperimentu se ne podudaraju jer
IV. Rješavanje problema (za one koji se mogu nositi s tim ranije):
1. Kao rezultat provlačenja žice kroz stroj za izvlačenje, njezina se duljina povećala za 3 puta (s istim volumenom). Koliko su se puta u tom slučaju promijenile površina presjeka i otpor žice? Odgovor: Površina se smanjila za 3 puta, a otpor se povećao za 9 puta.
2. Postoje dvije bakrene žice iste duljine. Površina poprečnog presjeka prve žice je 1,5 puta veća od druge. U kojoj će žici jačina struje biti veća i koliko puta s istim naponom na njima? Odgovor : NA 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 je žica duža i za koliko? (otpor bakra je 0,017 ohm mm 2 /m, a aluminija 0,028 ohm mm 2 /m) Odgovor: Bakrena žica je 1,6 puta duža, jer je otpor bakra 1,6 puta manji od otpora aluminija.

Rezimiranje lekcije:

1. Koji je bio vaš osobni cilj? Je li to postignuto? Ocijenite svoj rad na nastavi.

Lekcija 47

Mjerenje brzine neravnomjernog kretanja

brigada __________________

__________________

Oprema: uređaj za proučavanje pravocrtnog gibanja, tronožac.

Cilj: dokazati da se tijelo koje se kreće pravocrtno po nagnutoj ravnini giba jednoliko ubrzano i pronađi vrijednost akceleracije.

Na satu smo se tijekom demonstracijskog pokusa uvjerili da ako tijelo ne dodiruje nagnutu ravninu po kojoj se kreće (magnetska levitacija), tada je njegovo kretanje jednoliko ubrzano. Pred nama je zadatak razumjeti kako će se tijelo kretati u slučaju kada klizi po nagnutoj ravnini, t.j. između površine i tijela postoji sila trenja koja sprječava kretanje.

Postavimo hipotezu da tijelo klizi po nagnutoj ravnini, također jednoliko ubrzanoj, i provjerimo to eksperimentalno crtanjem ovisnosti brzine kretanja o vremenu. Uz jednoliko ubrzano kretanje, ovaj graf je ravna crta koja izlazi iz ishodišta. Ako se graf koji smo izgradili, do pogreške mjerenja, može smatrati ravnom linijom, tada se kretanje na istraživanom segmentu puta može smatrati jednoliko ubrzanim. Inače se radi o složenijem neujednačenom kretanju.

Za određivanje brzine u okviru naše hipoteze koristimo se formulama jednoliko promjenjivog gibanja. Ako kretanje počinje iz mirovanja, onda V = na (1), gdje a- ubrzanje, t- vrijeme putovanja V- brzina tijela u jednom trenutku t. Za jednoliko ubrzano kretanje bez početna brzina omjer s = na 2 /2 , gdje s- put koji prolazi tijelo tijekom kretanja t. Iz ove formule a =2 s / t 2 (2). Zamijenimo (2) u (1), dobivamo: (3). Dakle, da bi se odredila brzina tijela u danoj točki putanje, dovoljno je izmjeriti njegovo kretanje od početne točke do ove točke i vrijeme kretanja.

Izračun granica pogreške. Brzina se utvrđuje iz pokusa neizravnim mjerenjima. Izravnim mjerenjima nalazimo put i vrijeme, a zatim prema formuli (3) brzinu. Formula za određivanje granice pogreške brzine u ovom slučaju je: (4).

Evaluacija dobivenih rezultata. Zbog činjenice da postoje greške u mjerenju udaljenosti i vremena, vrijednosti brzine V ne leže točno na pravoj liniji (Sl. 1, crna linija). Da bi se odgovorilo na pitanje može li se proučavano gibanje smatrati jednoliko ubrzanim, potrebno je izračunati granice pogreške promjene brzine, ucrtati te pogreške na graf za svaku promijenjenu brzinu (crvene trake), nacrtati koridor (isprekidane linije) ,

Izvan granica pogreške. Ako je to moguće, onda se takvo kretanje s zadanom pogreškom mjerenja može smatrati jednoliko ubrzanim. Ravna crta (plava) koja dolazi iz ishodišta koordinata, smještena u potpunosti u ovom koridoru i koja prolazi što bliže izmjerenim vrijednostima brzina je željena ovisnost brzine o vremenu: V = at. Da biste odredili ubrzanje, trebate uzeti proizvoljnu točku na grafikonu i podijeliti vrijednost brzine u ovoj točki V 0 s vremenom u njoj t 0: a=V 0 / t 0 (5).

Radni proces:

1. Sastavljamo instalaciju za određivanje brzine. Vodilicu fiksiramo na visini od 18-20 cm. Kočiju postavljamo na sam vrh tračnice i senzor postavljamo tako da se štoperica uključi u trenutku kada se kolica krene. Drugi senzor će se uzastopno postaviti na udaljenosti: 10, 20, 30, 40 cm za 4 eksperimenta. Podaci se unose u tablicu.

2. Napravimo 6 pokretanja kolica za svaki položaj drugog senzora, svaki put unoseći očitanja štoperice u tablicu. Stol

Ubrzati		Ubrzati		Ubrzati		Ubrzati

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

4. Zamjenom vrijednosti s i t cf u formulu (3) određujemo brzine na mjestima gdje je instaliran drugi senzor. Podaci se unose u tablicu.

5. Gradimo graf ovisnosti brzine vagona o vremenu.

6

Pogreška mjerenja puta i vremena:

∆s= 0,002 m, ∆t=0,01 s.

7. Pomoću formule (4) nalazimo ∆V za svaku vrijednost brzine. U ovom slučaju, vrijeme t u formuli je t usp.

8. Pronađene vrijednosti ∆V su ucrtane na graf za svaku ucrtanu točku.

. Gradimo koridor pogrešaka i vidimo pada li izračunate brzine V u njega.

10. U koridoru pogrešaka od ishodišta koordinata povlačimo ravnu V=at i iz grafa određujemo vrijednost ubrzanja a prema formuli (5): a=

Zaključak:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laboratorij br. 5

Laboratorij br. 5

Određivanje optičke snage i žarišne duljine konvergentne leće.

Oprema: ravnalo, dva pravokutna trokuta, dugofokusna konvergentna leća, žarulja na postolju s kapom, izvor struje, prekidač, spojne žice, ekran, vodilica.

Teoretski dio:

Najjednostavniji način mjerenja loma snage i žarišne duljine leće je korištenje formule za leće

d je udaljenost od predmeta do leće

f je udaljenost od leće do slike

F - žarišna duljina

Optička snaga leće naziva se vrijednošću

Kao objekt koristi se slovo koje svijetli raspršenim svjetlom u kapici iluminatora. Na ekranu se dobiva stvarna slika ovog slova.

Slika je stvarno obrnuta uvećana:

Slika je imaginarno izravno uvećana:

Okvirni tijek radova:

F=8cm=0,08m

F=7cm=0,07m

F=9cm=0,09m

Laboratorijski rad iz fizike br.3

Laboratorijski rad iz fizike br.3

Učenici 11. razreda "B"

Aleksejeva Marija

Određivanje akceleracije slobodnog pada pomoću njihala.

Oprema:

Teoretski dio:

Za mjerenje ubrzanja slobodnog pada koriste se različiti gravimetri, posebno uređaji s njihalima. Uz njihovu pomoć moguće je izmjeriti ubrzanje slobodnog pada s apsolutnom pogreškom reda veličine 10 -5 m/s 2 .

U radu se koristi najjednostavniji uređaj njihala - kuglica na niti. Za male veličine kuglica u usporedbi s duljinom niti i malim odstupanjima od ravnotežnog položaja, period osciliranja je jednak

Da bi se povećala točnost mjerenja perioda, potrebno je preostalo vrijeme t mjeriti veliki broj N potpunih oscilacija njihala. Zatim razdoblje

A ubrzanje slobodnog pada može se izračunati po formuli

Provođenje eksperimenta:

Stavite tronožac na rub stola.

Na njegovom gornjem kraju prsten učvrstite spojnicom i na njega objesite kuglicu na konac. Lopta treba visjeti na udaljenosti od 1-2 cm od poda.

Trakom izmjerite duljinu l njihala.

Pobudite oscilacije njihala tako da odbijete loptu u stranu za 5-8 cm i pustite je.

Izmjerite vrijeme t 50 oscilacija njihala u nekoliko pokusa i izračunajte t cf:

Izračunajte prosječnu apsolutnu pogrešku mjerenja vremena i unesite rezultate u tablicu.

Izračunajte ubrzanje slobodnog pada pomoću formule

Odrediti relativnu pogrešku mjerenja vremena.

Odrediti relativnu pogrešku u mjerenju duljine njihala

Izračunajte relativnu pogrešku mjerenja g pomoću formule

Zaključak: Ispada da je ubrzanje slobodnog pada, mjereno njihalom, približno jednako tabličnom ubrzanju slobodnog pada (g = 9,81 m / s 2) s duljinom navoja od 1 metar.

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

Učitelj fizike u gimnaziji br. 201 Lvovsky M.B.

Laboratorij br. 4

Laboratorij br. 4

Mjerenje indeksa loma stakla

učenici 11. razreda "B" Alekseeva Marija.

Cilj: mjerenje indeksa loma staklene ploče u obliku trapeza.

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

Tablica izračuna:

Izračuni:

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

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

Zaključak: Određivanjem indeksa loma stakla možemo dokazati da ta vrijednost ne ovisi o upadnom kutu.

Laboratorij br. 6

Laboratorijski rad №6.

Mjerenje svjetlosnog vala.

Oprema: difrakcijska rešetka s periodom od 1/100 mm ili 1/50 mm.

Shema instalacije:

1. Držač.

2. Crni ekran.

   Uzak vertikalni razmak.

Svrha rada: eksperimentalno određivanje svjetlosnog vala pomoću difrakcijske rešetke.

Teoretski dio:

Difrakcijska rešetka je skup velikog broja vrlo uskih proreza odvojenih neprozirnim prostorima.

Izvor

Valna duljina je određena formulom:

Gdje je d razdoblje rešetke

k je red spektra

Kut pod kojim se opaža najveća svjetlost

Jednadžba difrakcijske rešetke:

Budući da kutovi pod kojima se promatraju maksimumi 1. i 2. reda ne prelaze 5 , umjesto sinusa kutova mogu se koristiti njihove tangente.

Stoga,

Udaljenost a brojeći duž ravnala od rešetke do zaslona, ​​udaljenost b– na skali zaslona od proreza do odabrane linije spektra.

Konačna formula za određivanje valne duljine je

U ovom radu pogreška mjerenja valnih duljina nije procijenjena zbog određene nesigurnosti u izboru srednjeg dijela spektra.

Okvirni tijek radova:

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

(Crvena boja)

d je razdoblje rešetke

Zaključak: Eksperimentalnim mjerenjem valne duljine crvene svjetlosti pomoću difrakcijske rešetke, došli smo do zaključka da ona omogućuje vrlo precizno mjerenje valnih duljina svjetlosnih valova.

Lekcija 43

Lekcija 43

Mjerenje ubrzanja tijela

brigada ____________________

____________________

Svrha studije: izmjeriti ubrzanje šipke duž ravnog nagnutog žlijeba.

Uređaji i materijali: tronožac, vodilica, kočija, utezi, senzori vremena, elektronska štoperica, jastučić od pjene.

Teorijska opravdanost rada:

Ubrzanje tijela odredit ćemo prema formuli: , gdje su v 1 i v 2 trenutne brzine tijela u točkama 1 i 2, mjerene u trenucima t 1 i t 2 , redom. Za os X odaberite ravnalo smješteno uz vodilicu.

Radni proces:

1. Na ravnalu odabiremo dvije točke x 1 i x 2 u kojima ćemo izmjeriti trenutne brzine i unijeti njihove koordinate u tablicu 1.

Stol 1.

Točke na X-osi za mjerenje trenutne brzine		Δx 1 \u003d x ’ 1 - x 1 Δh 1 = cm				Δx 2 \u003d x ’ 2 - x 2 Δh 2 = cm
Definicija vremenskih intervala	Δt 1 \u003d t ’ 1 - t 1 Δ t 1 = c			Δt 2 \u003d t ’ 2 - t 2 Δ t 2 = c
Određivanje trenutne brzine	v 1 \u003d Δx 1 / Δt 1 v 1 = m/s		v 2 \u003d Δx 2 / Δt 2 v 2 = m/s		Δ v= m/s
Određivanje vremenskog intervala između točaka mjerenja brzine	Δ t= sa
Određivanje ubrzanja kolica

2. Odaberite na točkama ravnala x ’ 1 i x ’ 2 krajnje točke intervala za mjerenje trenutnih brzina i izračunajte duljine segmenata Δh 1 i Δh 2 .

3. Prvo instalirajte senzore za mjerenje vremena na točke x 1 i x ’ 1, pokrenite nosač i zabilježite izmjereni vremenski interval za prolazak kolica između senzora Δ t 1 do stola.

4. Ponovite mjerenje za interval Δ t 2 , vrijeme tijekom kojeg kočija prolazi između točaka x 2 i x ’ 2, postavljanje senzora na te točke i pokretanje kočije. Podaci će se također unijeti u tablicu.

5. Odredite trenutne brzine v 1 iv 2 u točkama x 1 i x 2, kao i promjena brzine između točaka Δ v, podaci se unose u tablicu.

6. Definirajte vremenski interval Δ t\u003d t 2 - t 1, koji će kočija potrošiti na prolazak segmenta između točaka x 1 i x 2. Da bismo to učinili, postavit ćemo senzore na točke x 1 i x 2 i pokrenuti kočiju. Vrijeme koje pokazuje štoperica upisuje se u tablicu.

7. Izračunajte ubrzanje kočije a prema formuli. Rezultat stavljamo u zadnji red tablice.

8. Zaključujemo o kakvom se kretanju radi.

Zaključak: _______________________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Pažljivo rastavljamo instalaciju, predajemo radove i napuštamo razred s osjećajem postignuća i dostojanstva.

Laboratorijski rad iz fizike №7

Učenici 11. razreda "B" Sadykova Maria

Promatranje kontinuiranog i linijskog spektra.

Oprema: projektor, spektralne cijevi s vodikom, neonom ili helijem, visokonaponski induktor, napajanje, tronožac, spojne žice, zakošena staklena ploča.

Cilj: preko potrebnu opremu promatrati (eksperimentalno) kontinuirani spektar, neon, helij ili vodik.

Radni proces:

Ploču postavljamo vodoravno ispred oka. Kroz rubove promatramo na ekranu sliku kliznog proreza projekcijskog aparata. Primarne boje rezultirajućeg kontinuiranog spektra vidimo sljedećim redoslijedom: ljubičasta, plava, cijan, zelena, žuta, narančasta, crvena.

Ovaj spektar je kontinuiran. To znači da su sve valne duljine predstavljene u spektru. Tako smo otkrili da kontinuirani spektri daju tijela koja su u čvrstom ili tekućem stanju, kao i jako komprimirane plinove.

Vidimo mnoge obojene linije odvojene širokim tamnim prugama. Prisutnost linijskog spektra znači da tvar emitira svjetlost samo određene valne duljine.

Spektar vodika: ljubičasta, plava, zelena, narančasta.

Najsvjetlija je narančasta linija spektra.

Spektar helija: plava, zelena, žuta, crvena.

Najsvjetlija je žuta linija.

Na temelju našeg iskustva možemo zaključiti da linijski spektri daju sve tvari u plinovitom stanju. U ovom slučaju svjetlost emitiraju atomi koji praktički ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Izolirani atomi emitiraju strogo definirane valne duljine.

Lekcija 37

Lekcija42 . Laboratorijski rad №5.

Ovisnost jakosti elektromagneta o jakosti struje

brigada ___________________

___________________

Cilj: Odrediti odnos između jakosti struje koja teče kroz svitak elektromagneta i sile kojom elektromagnet privlači metalne predmete.

Uređaji i materijali: zavojnica jezgre, ampermetar, promjenjivi otpor (reostat), dinamometar, napajanje, čavao, spojne žice, ključ, tronožac s držačem, metalni stalak za magnetske dijelove.

x rad od:

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

Zabilježite očitanja dinamometra. Ovo je težina čavala, trebat će vam kada mjerite snagu magneta:

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

4. Zatvorite ključ i okretanjem reostata od maksimalno lijevog do maksimalnog desnog položaja odredite raspon promjene struje kruga.

Struja se mijenja iz ___A u ____A.

5. Odaberite tri trenutne vrijednosti, maksimalnu i dvije manje, i unesite

Njih u drugom stupcu tablice. Provest ćete tri eksperimenta sa svakom trenutnom vrijednošću.

6. Zatvorite strujni krug i postavite ampermetar s reostatom na prvu vrijednost struje koju odaberete.

7. Dodirnite jezgru zavojnice do glave čavala koji visi na dinamometru. Nokat se zalijepio za jezgru. Spustite zavojnicu okomito prema dolje i pratite očitanja dinamometra. Zabilježite očitanje dinamometra u trenutku kad se zavojnica otkine i unesite ga u stupac F 1 .

8. Ponovite pokus još dva puta s ovom jakošću struje. Unesite vrijednosti sile na dinamometru u trenutku otkidanja čavala u stupce F 2 i F 3. Mogu se malo razlikovati od prvog zbog netočnosti mjerenja. Pronađite prosječnu magnetsku snagu zavojnice pomoću formule F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 i unesite stupac "Prosječna snaga".

9. Dinamometar je pokazao vrijednost sile jednaku zbroju težine čavla i magnetske sile zavojnice: F = P + F M . Stoga je snaga zavojnice F M \u003d F - P. Oduzmite težinu čavala P od F cp i upišite rezultat u stupac "Magnetska sila".

Broj	Struja I, A	Očitavanja dinamometra F, N			Prosječna sila F cp , N	Magnetska sila F M , N

10. Ponovite pokuse dvaput s drugim strujama i popunite preostale ćelije tablice.

I,A 1. Nacrtajte magnetsku silu F M od trenutne snage ja.

ubrzati Oprema ... laboratorijaraditi Novi laboratorijaPosao Tema 4 laboratorijaPosao №6. Mjerenje prirodno...

Avdeeva istraživački rad o uvođenju ekologije

Sažetak disertacije

Ocjene ubrzati protok vode za držanje mjerenjaubrzati vodene struje Oprema: ... radionica, na lekcije Geografija 7. razred as laboratorijaraditi“Proučavanje ... automobila odlikuje se značajnim nepravilnost u prostoru i vremenu...

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA RUSKOG FEDERACIJE

SIBIRSKO DRŽAVNO ZRAČNOSVEČILIŠTE

nazvan po akademiku M.F. Rešetnev

Zavod za tehničku fiziku

Laboratorij br. 8

ČETIRI SONDE ZA MJERENJE OTPORNOSTI POLUVODIČA

Upute za izvođenje laboratorijskih radova na kolegiju "Solid State Electronics"

Sastavio: Parshin A.S.

Krasnojarsk 2003

Laboratorijski rad №8. Metoda s četiri sonde mjerenja otpora poluvodiča1

Teorija metode . 1

Eksperimentalna postavka . 3

Radni nalog .. 5

Zahtjevi za oblikovanje izvješća . 7

test pitanja .. 7

Književnost . 7

Laboratorijski rad №8. Četiri sondemetoda mjerenja otpora poluvodiča

Cilj: proučavanje temperaturne ovisnosti specifičnog električni otpor poluvodič metodom s četiri sonde, određivanje pojasnog razmaka poluvodiča.

Teorija metode

Četiri sonde metoda mjerenja otpornosti poluvodiča je najčešća. Prednost ove metode je u tome što njezina primjena ne zahtijeva stvaranje omskih kontakata na uzorku, već je moguće mjeriti otpornost uzoraka najrazličitijih oblika i veličina. Uvjet za njegovu uporabu u smislu oblika uzorka je prisutnost ravne površine, čije linearne dimenzije premašuju linearne dimenzije sustava sonde.

Krug za mjerenje otpora metodom s četiri sonde prikazan je na sl. 1. Četiri metalne sonde s malom kontaktnom površinom postavljene su duž ravne linije na ravnu površinu uzorka. Udaljenosti između sondi s 1 , s2 i s3 . Preko vanjskih sondi 1 i 4 propustiti struja ja 14 , na unutarnjim sondama 2 i 3 izmjeriti razliku potencijala U 23 . Po izmjerenim vrijednostima ja 14 i U 23 može se odrediti otpornost poluvodiča.

Da bismo pronašli formulu za proračun otpornosti, najprije razmotrimo problem raspodjele potencijala oko zasebne točke sonde (slika 2). Za rješavanje ovog problema potrebno je Laplaceovu jednadžbu napisati u sfernom koordinatnom sustavu, jer raspodjela potencijala ima sfernu simetriju:

.(1)

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

Integracijska konstanta S može se izračunati iz uvjeta za jakost električnog polja E neka udaljenost od sonde r=r0 :

.

Budući da je gustoća struje koja teče kroz polukuglu polumjera r0 , j =ja/(2πr0 2), a u skladu s Ohmovim zakonom j =E/ρ , onda E(r0)=I ρ / (2π r0 2).

Tako

Ako je radijus kontakta r1 , zatim potencijal njegovog vrha

Očito je da potencijal na uzorku na mjestu njegovog kontakta sa sondom ima istu vrijednost. Prema formuli (3), slijedi da se glavni pad napona događa u području blizu kontakta i stoga je vrijednost struje koja teče kroz uzorak određena otporom područja blizu kontakta. Duljina ove regije je manja, što je manji polumjer sonde.

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

;

.

Razlika potencijala između mjernih kontakata 2 i 3

Otuda i otpornost uzorka

.(5)

Ako su udaljenosti između sondi jednake, t.j. s 1 = s 2 = s 3 = s , onda

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

Eksperimentalna postavka

Mjerna postavka se provodi na temelju univerzalnog laboratorijskog stalka. U ovom laboratorijskom radu koriste se sljedeći uređaji i oprema:

1. Toplinska komora s uzorkom i mjernom glavom;

2. istosmjerni izvor TES-41;

3. Izvor istosmjernog 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 mjerni stupanj toplinske komore. Mjerna glava je opružnim mehanizmom manipulatora pritisnuta na ravnu poliranu površinu uzorka. Unutar mjernog stola nalazi se grijač koji se napaja stabiliziranim istosmjernim izvorom TES-41 koji radi u režimu stabilizacije struje. Temperatura uzorka kontrolira se termoelementom ili toplinski otpor. Da biste ubrzali proces mjerenja, možete koristiti graduirane krivulje predstavljene u dodatku, koje vam omogućuju određivanje temperature uzorka iz struje grijača. Vrijednost struje grijača mjeri se ampermetrom ugrađenim u izvor struje.

Struja preko kontakata 1 i 4 kreira se pomoću podesivog stabiliziranog istosmjernog izvora B7-47 i kontrolira ga univerzalni digitalni uređaj V7-21A, uključen u ampermetarskom načinu rada. Napon koji se javlja između mjernih sondi 2 i 3 bilježi se digitalnim voltmetrom visokog otpora V7-21A. Mjerenja se moraju provoditi pri najnižoj struji kroz uzorak, što je određeno mogućnošću mjerenja niskih napona. Pri velikim strujama moguće je zagrijavanje uzorka, što iskrivljuje rezultate mjerenja. Smanjenje radne struje istovremeno smanjuje modulaciju vodljivosti uzorka uzrokovanu ubrizgavanjem nositelja naboja tijekom strujanja.

Glavni problem u mjerenju električni otpor metode sonde je problem kontakata. Za uzorke visokog vakuuma ponekad je potrebno provesti električno oblikovanje kontakata kako bi se postigle niske kontaktne otpornosti. Formiranje kontakata mjerne sonde vrši se kratkim dovođenjem konstantnog napona od nekoliko desetaka ili čak stotina volti na mjernu sondu.

Radni nalog

1. Upoznati se s opisom uređaja potrebnih za obavljanje posla. Sastavite shemu mjerne postavke prema sl. 3. Prilikom spajanja univerzalnih voltmetara V7-21A obratite pozornost da jedan mora raditi u načinu mjerenja napona, drugi - u trenutnom mjerenju. Na dijagramu su označeni ikonama. " U" i " ja" odnosno. Provjerite ispravnu postavku prekidača načina rada na ovim uređajima.

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

3. Postavite napon izvora B7-47 na 5V. Ako se napon i struja na uzorku mijenjaju s vremenom, onda uz pomoć učitelja ili inženjera, električno oblikovanje kontakata mjerne sonde.

4. Izvršite mjerenja pada napona U+ 23 i U– 23 za različite smjerove struje ja 14 . Dobivene vrijednosti napona su usrednjene za th, kako bi se na taj način isključio longitudinalni termo-EMF koji nastaje na uzorku uslijed temperaturnog gradijenta. Podatke pokusa i proračune vrijednosti naprezanja unesite u tablicu 1.

Tablični obrazac 1

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

5. Ponovite mjerenja na drugoj temperaturi uzorka. Da biste to učinili, morate postaviti struju grijača toplinske komore ja opterećenje,= 0,5 A, pričekajte 5-10 minuta da se temperatura uzorka stabilizira i zabilježite očitanja instrumenta u tablici 1. Odredite temperaturu uzorka pomoću kalibracijske krivulje prikazane u Dodatku.

6. Slično, izvršite mjerenja uzastopno za vrijednosti struje grijača od 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Zabilježite rezultate svih mjerenja u tablici 1.

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

prirodni logaritam električne vodljivosti ln σ . Zabilježite sve rezultate izračuna u tablicu 2.

Tablični obrazac 2

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

8. Izgradite graf ovisnosti. Analizirati tijek krivulja, označiti područja nečistoća i intrinzične vodljivosti. kratak opis zadatka postavljenog u radu;

· dijagram postavljanja mjerenja;

· rezultati mjerenja i proračuna;

· graf ovisnosti;

· analiza dobivenih rezultata;

· zaključci rada.

test pitanja

1. Unutarnji i vanjski poluvodiči. Pojasna struktura intrinzičnih i nečistih poluvodiča. širina pojasa. Energija aktivacije nečistoća.

2. Mehanizam električne vodljivosti intrinzičnih i ekstrinzičnih poluvodiča.

3. Temperaturna ovisnost električne vodljivosti intrinzičnih poluvodiča.

4. Temperaturna ovisnost električne vodljivosti nečistoća poluvodiča.

5. Određivanje zazora i energije aktivacije nečistoće iz temperaturne ovisnosti električne vodljivosti.

6. Četiri sonde Način mjerenja električni otpor poluvodiči: opseg, njegove prednosti i nedostaci.

7. Problem raspodjele potencijala električnog polja u blizini sonde.

8. Izvedba formule za izračun (6).

9. Shema i princip rada eksperimentalne postavke.

10. Objasnite eksperimentalno dobiveni graf ovisnosti, kako je iz ovog grafa određen razmak?

Književnost

1. Pavlov L.P. Metode mjerenja parametara poluvodičkih materijala: Udžbenik za sveučilišta. - M .: Više. škol., 1987.- 239 str.

2. Lysov V.F. Radionica fizike poluvodiča. –M .: Prosvjeta, 1976.- 207 str.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Solid State Electronics: Tutorial. za sveučilišne studente. - M .: Više. škol., 1986.- 304 str.

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

5. Shalimova K.V. Fizika poluvodiča: udžbenik za srednje škole. - M .: Energija, 1971. - 312 str.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fizički temelji elektroničke tehnologije: udžbenik za sveučilišta. - M .: Više. škola ., 1982.- 608 str.