Cibler– de déterminer le moment d'inertie du corps par la méthode des vibrations de torsion.

Appareils et matériaux: installation de mesure, jeu de corps, chronomètre.

Description de l'installation et de la méthode de mesure

Le dispositif de mesure est un disque rond suspendu à un fil d'acier élastique et destiné à recevoir des corps dont il convient de déterminer le moment d'inertie (Fig. 8.1).

Riz. 8.1

Le dispositif est centré à l'aide de deux masselottes mobiles fixées sur le disque. En tournant le disque de l'appareil à un certain angle autour de l'axe vertical, la suspension en acier est tordue.

Lorsque le corps tourne d'un angle , le fil se tord et un moment de force se produit M cherchant à ramener le corps dans une position d'équilibre. L'expérience montre que, dans une gamme assez large, le moment des forces M proportionnel à l'angle de torsion  , c'est à dire.
(comparer : force élastique
). Le disque est libéré, ce qui lui permet d'effectuer des vibrations de torsion. La période des vibrations de torsion est déterminée par l'expression
, où F– module de torsion; J est le moment d'inertie du système oscillant.

Pour instruments
. (8.1)

L'égalité (8.1) contient deux inconnues F et J etc. Par conséquent, il est nécessaire de répéter l'expérience, après avoir placé un corps de référence avec un moment d'inertie connu sur le disque de configuration. On prend comme étalon un cylindre plein dont le moment d'inertie est J cette .

Après avoir déterminé la nouvelle période d'oscillation de l'appareil avec la norme, nous composons une équation similaire à l'équation (8.1):

. (8.2)

En résolvant le système d'équations (8.1) et (8.2), nous déterminons le module de torsion F et le moment d'inertie de l'appareil J etc avec cette position de charge. (Dérivation des formules de calcul pour F et J etc faites-le vous-même en préparation du travail de laboratoire et incluez-le dans le rapport). Après avoir retiré la norme, un corps est placé sur le disque de l'appareil, dont le moment d'inertie par rapport à l'axe de l'appareil doit être déterminé. L'installation est centrée et la période des vibrations de torsion est à nouveau déterminée J 2 , qui dans ce cas peut s'écrire

. (8.3)

Connaissance et F, calculez le moment d'inertie du corps par rapport à l'axe de l'appareil en vous basant sur la formule (8.3).

Les données de toutes les mesures et calculs sont entrées dans le tableau. 8.1.

Tableau 8.1

Grandeurs mesurées et calculées pour déterminer le moment d'inertie à l'aide de la méthode des vibrations de torsion

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

Tâche 1. Détermination des périodes de vibrations de torsion d'un appareil, un appareil avec une norme, un appareil avec un corps

1. Mesurer le temps avec un chronomètre t etc 20-30 vibrations complètes de l'appareil et déterminer
.

2. Répétez l'expérience 5 fois et déterminez < T etc > .

3. Placez un étalon sur le disque de l'appareil et déterminez de même < T 1 >.

4. Placez le corps sur le disque de l'appareil, centrez l'installation, déterminez < T 2 > .

Enregistrez les résultats de mesure dans le tableau. 8.1

Travail de laboratoire №8.

"Mesure des écarts de diamètre et de forme de la surface du trou avec un indicateur à l'intérieur de la jauge".

Le but du travail : Maîtriser les méthodes de mesure avec un pied à coulisse indicateur

diamètres de trou et écarts de forme de trou.

Tâche : mesurer les écarts de diamètre et de forme de la surface

trous dans les pièces de type douille avec un pied à coulisse indicateur.

Equipement : Pied à coulisse indicateur avec une tête.

Mesures finales de longueur (KMD).

Accessoires pour KMD.

Détails du type de douille et son dessin.

1. Partie théorique

Les mesures de trous sont acceptables si ≤ c'est-à-dire l'erreur limite de mesure de la tête est inférieure à l'erreur tolérée de mesure du trou.

2. Étrier indicateur.

Le tube 4 (Fig. 1) avec une poignée calorifuge 6 sert de base au pied à coulisse indicateur.Le trou supérieur du tube avec pince 8 est utilisé pour installer le manchon de la tête de mesure ou du comparateur à cadran.

Dans la partie inférieure du tube se trouve une tête de jauge intérieure, composée d'un corps 9, d'un pont de centrage 11 et de tiges de mesure-pointes - mobiles 1 et rigides 10. Le mouvement de la pointe 1 à travers le levier 2, la tige 3 et la vis sans fin 5 est transmise à la tête de mesure. Le pont de centrage 2 permet de faire coïncider l'axe de mesure de la jauge intérieure (axes de pointe a1 et 10) avec le diamètre du trou de la pièce mesurée (Fig. 2)

Lors de la mesure, il est nécessaire de secouer la jauge intérieure dans le plan axial de la section longitudinale et de trouver la position minimale le long de la flèche de la tête de mesure, c'est-à-dire perpendiculaire aux deux génératrices du trou.

Les jauges intérieures avec pont de centrage sont produites avec une plage de mesure : mm : 6…10 ; 10…18 ; 18…50 ; 50…100 ; 100…160 ; 160…250 ; 250…450 ; 450…700 ; 700…1000.

Pour mesurer des trous de petits diamètres, les jauges intérieures avec inserts à billes sont acceptées (Fig. 3) les inserts à billes ont des plages : mm : 3 ... 6 ; 6…10 ; 10…18.

Pour régler l'indicateur à l'intérieur des gabarits sur "0", on utilise des bagues ou ensembles de mesures d'extrémité (KMD) et des flancs de réglage. Le bloc KMD est sélectionné et installé dans le support avec les parois latérales. Le fonctionnement lorsqu'il est réglé sur "0" est le même que lors de la mesure d'une pièce.

2.1 Tête de mesure.

La tête de mesure convertit les petits mouvements de la pointe de mesure en grands mouvements de l'aiguille de l'appareil de rapport.

La figure 4 montre un indicateur à cadran. La tige de mesure 1 de l'indicateur a un rail qui s'engage avec la roue dentée 5 et transmet le mouvement au tube 9 et aux flèches 8 par l'intermédiaire de la roue dentée 9. Pour le mettre à "0", l'échelle ronde du cadran tourne avec la jante 2. Flèche 6 montre le nombre de tours de la flèche 8.

Les comparateurs à cadran ont un diamètre de manchon de 8 mm, une course de la tige de mesure de 2 ; 5 ou 10 mm et un prix de division de 0,01 mm.

Dans les têtes de mesure à denture à levier, le mouvement de la pointe de mesure (tours) à travers le système de levier est transmis au secteur d'engrenage, qui fait tourner la roue dentée et la flèche reposant sur l'axe de roue. Les têtes ont une valeur de division de 0,001 mm et 0,002 mm, une plage de mesure de ± 0,05 mm ... 5 mm (multi-tour).

2.2 Préparation pour la mesure.

1. Fixez la tête de mesure dans le tube de jauge d'alésage. Pour ce faire, insérez le manchon de la tête de mesure dans le trou du tube de sorte que la bille de la pointe de mesure touche l'extrémité de la tige et que l'échelle à cadran soit tournée du côté avec le pont de centrage et fixez la tête de mesure avec une pince, tandis que la flèche doit faire un tour complet. Dans le même temps, il est nécessaire de maintenir la liberté de mouvement de la tige de mesure de la tête.

2. Composez le bloc CMD en fonction de la taille nominale du trou et fixez-le entre les côtés du support CMD. Pré-essuyer les carreaux et les parois latérales avec de l'essence. Essuyez la surface du trou altérée avec un chiffon propre.

3. vérifier la conformité des limites de mesure de la jauge intérieure avec la taille du trou de mesure. S'ils ne correspondent pas, remplacer la pige de mesure interchangeable ou choisir un jeu de rallonges et de rondelles pour une pige composite rigide (selon le type de jauge intérieure).

2.3 Réglage de la jauge intérieure sur "0".

1. Prenez la jauge intérieure par la poignée calorifuge et insérez la jauge de profondeur entre les côtés.

2. En regardant la flèche de la tête et en déplaçant la jauge intérieure entre les côtés en balançant et en tournant autour de l'axe du tube (voir schéma), réglez la jauge intérieure à la position qui correspond à la plus petite distance entre les surfaces de mesure des côtés . Dans ce cas, la flèche atteindra la division * (dans le sens des aiguilles d'une montre) la plus éloignée et reviendra en arrière. Pour les deux types de mouvement (balancement et rotation), cette division doit correspondre.

3. Rappelez-vous cette division, retirez l'étrier des parois latérales et tournez l'échelle jusqu'à la position notée avec le bord du cadran (ou la vis de réglage sur "0").

4.Vérifiez le réglage sur "0". Dans la bonne position, l'aiguille de l'indicateur doit pointer sur 0.

2.4 Mesure du diamètre du trou.

1. Prenez le pied à coulisse avec la main droite par la poignée calorifuge et en tenant la pièce avec la main gauche, insérez le pied à coulisse dans le trou de la partie mesurée avec la tête de mesure vers le haut et l'échelle vers vous. Pour ce faire, une tige mobile avec un pont doit être insérée à faible profondeur en inclinant la jauge intérieure, puis en la redressant de manière à ce que la tige rigide repose contre la paroi opposée du trou.

2. Déplacez le pied à coulisse vers la section souhaitée et, en le secouant dans un plan vertical loin de vous - vers vous, notez la division la plus éloignée de l'échelle, à laquelle la flèche atteint.

Une déviation dans le sens des aiguilles d'une montre de la flèche à partir de "0" indique une diminution de la taille du diamètre du trou et un signe "-", et une déviation dans le sens antihoraire indique une diminution du diamètre et un signe "+".

4. Prenez la lecture de l'épaisseur, en tenant compte de la division d'échelle de la tête et du signe, et notez-la dans le tableau de référence. Les mesures doivent être prises pour chaque section dans deux directions mutuellement perpendiculaires.

Riz. 1Pied à coulisse

Riz. 4 Indicateur à cadran

3. Résultats de mesure.

1. En tenant compte de la taille nominale du bloc KMD, calculez les dimensions réelles de la pièce.

2. Comparez les dimensions de la pièce avec les dimensions limites admissibles et donnez une conclusion sur l'adéquation de la pièce.

Après avoir considéré les dimensions de la pièce par sections, déterminez les écarts de forme de la pièce par rapport à la cylindricité.

3. Remplissez un rapport sur les travaux.

Après avoir vérifié les résultats de mesure par l'enseignant, essuyez l'étrier, la tête, le KMD et les accessoires avec un chiffon sec et mettez-les dans des étuis. Ranger le lieu de travail.

MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

UNIVERSITÉ AÉROSPATIALE D'ÉTAT DE SIBÉRIE

du nom de l'académicien M.F. Reshetnev

Département de physique technique

Labo #8

MÉTHODE À QUATRE SONDE POUR MESURER LA RÉSISTANCE DES SEMI-CONDUCTEURS

Lignes directrices pour effectuer des travaux de laboratoire sur le parcours "Solid State Electronics"

Compilé par : Parshin A.S.

Krasnoïarsk 2003

Travail de laboratoire №8. Méthode à quatre sondes pour mesurer la résistance des semi-conducteurs1

Théorie de la méthode . 1

Montage expérimental . 3

Demande de service .. 5

Exigences de formatage du rapport . 7

question test .. 7

Littérature . 7

Travail de laboratoire №8. Quatre sondesméthode de mesure de la résistance des semi-conducteurs

Objectif:étude de la dépendance à la température des résistance électrique semi-conducteur par la méthode à quatre sondes, détermination de la bande interdite d'un semi-conducteur.

Théorie de la méthode

Quatre sondes la méthode de mesure de la résistivité des semi-conducteurs est la plus courante. L'avantage de cette méthode est que son application ne nécessite pas la création de contacts ohmiques sur l'échantillon, il est possible de mesurer la résistivité d'échantillons de formes et de tailles les plus diverses. La condition de son utilisation en termes de forme de l'échantillon est la présence d'une surface plane dont les dimensions linéaires dépassent les dimensions linéaires du système de sonde.

Le circuit de mesure de la résistance par la méthode à quatre sondes est illustré à la fig. 1. Quatre sondes métalliques avec une petite surface de contact sont placées le long d'une ligne droite sur la surface plane de l'échantillon. Distances entre les sondes s 1 , s2 et s3 . Par des sondes externes 1 et 4 passer le courant électrique je 14 , sur sondes internes 2 et 3 mesurer la différence de potentiel U 23 . Par valeurs mesurées je 14 et U 23 la résistivité d'un semi-conducteur peut être déterminée.

Pour trouver la formule de calcul de la résistivité, considérons d'abord le problème de la distribution de potentiel autour d'une sonde ponctuelle séparée (Fig. 2). Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d'écrire l'équation de Laplace dans un repère sphérique, car la distribution potentielle a une symétrie sphérique :

.(1)

La solution de l'équation (1) à condition que le potentiel à r=0 positif, tend vers zéro, très largement r a la forme suivante

Constante d'intégration Avec peut être calculé à partir de la condition de l'intensité du champ électrique E à une certaine distance de la sonde r=r0 :

.

Étant donné que la densité du courant traversant un hémisphère de rayon r0 , j =je/(2πr0 2), et conformément à la loi d'Ohm j =E/ρ , alors E(r0)=je ρ / (2π r0 2).

Ainsi

Si le rayon de contact r1 , alors le potentiel de sa pointe

Il est évident que le potentiel sur l'échantillon au point de son contact avec la sonde a la même valeur. Selon la formule (3), il s'ensuit que la chute de tension principale se produit dans la région de contact proche et, par conséquent, la valeur du courant traversant l'échantillon est déterminée par la résistance de la région de contact proche. La longueur de cette région est d'autant plus petite que le rayon de la sonde est petit.

Le potentiel électrique en tout point de l'échantillon peut être trouvé comme la somme algébrique des potentiels créés en ce point par le courant de chaque sonde. Pour le courant entrant dans l'échantillon, le potentiel est positif et pour le courant sortant de l'échantillon, il est négatif. Pour le système de sonde illustré à la fig. 1, les potentiels des sondes de mesure 2 et 3

;

.

Différence de potentiel entre les contacts de mesure 2 et 3

D'où la résistivité de l'échantillon

.(5)

Si les distances entre les sondes sont les mêmes, c'est-à-dire s 1 = s 2 = s 3 = s , alors

Ainsi, pour mesurer la spécificité résistance électriqueéchantillon en utilisant la méthode à quatre sondes, il suffit de mesurer la distance entre les sondes s , chute de tension U 23 sur les sondes de mesure et le courant traversant l'échantillon je 14 .

Montage expérimental

La configuration de mesure est réalisée sur la base d'un support de laboratoire universel. Les appareils et équipements suivants sont utilisés dans ce travail de laboratoire :

1. Chambre de chauffe avec échantillon et tête de mesure ;

2. Source CC TES-41 ;

3. Source de tension continue B5-47 ;

4. Voltmètres numériques universels V7-21A ;

5. Fils de connexion.

Le schéma fonctionnel du montage expérimental est présenté sur la fig. 3.

L'échantillon est placé sur la platine de mesure de l'étuve. La tête de mesure est pressée par le mécanisme à ressort du manipulateur sur la surface plane et polie de l'échantillon. À l'intérieur de la table de mesure se trouve un élément chauffant alimenté par une source de courant continu stabilisée TES-41, fonctionnant en mode de stabilisation du courant. La température de l'échantillon est contrôlée par un thermocouple ou résistance thermique. Pour accélérer le processus de mesure, vous pouvez utiliser les courbes graduées présentées en annexe, qui permettent de déterminer la température de l'échantillon à partir du courant de chauffe. La valeur du courant de chauffe est mesurée par un ampèremètre intégré à la source de courant.

Courant via les contacts 1 et 4 est créé à l'aide d'une source continue stabilisée réglable B7-47 et contrôlé par un appareil numérique universel V7-21A, allumé en mode ampèremètre. La tension qui se produit entre les sondes de mesure 2 et 3 est enregistrée par un voltmètre numérique à haute résistance V7-21A. Les mesures doivent être effectuées au courant le plus faible à travers l'échantillon, déterminé par la possibilité de mesurer des basses tensions. À des courants élevés, un échauffement de l'échantillon est possible, ce qui fausse les résultats de mesure. La réduction du courant de fonctionnement réduit simultanément la modulation de la conductivité de l'échantillon provoquée par l'injection de porteurs de charge pendant le passage du courant.

Le principal problème de la mesure résistance électrique méthodes de sonde est le problème des contacts. Pour les échantillons sous vide poussé, il est parfois nécessaire de procéder à une formation électrique de contacts pour obtenir de faibles résistances de contact. La formation des contacts de la sonde de mesure s'effectue en appliquant brièvement une tension constante de plusieurs dizaines voire centaines de volts sur la sonde de mesure.

Demande de service

1. Prendre connaissance de la description des appareils nécessaires à l'exécution des travaux. Assemblez le schéma de la configuration de mesure selon la fig. 3. Lors de la connexion des voltmètres universels V7-21A, faites attention que l'un doit fonctionner en mode de mesure de tension, l'autre - en mesure de courant. Dans le diagramme, ils sont indiqués par des icônes. " tu" et " JE" respectivement. Vérifiez le bon réglage des commutateurs de mode sur ces appareils.

2. Après avoir vérifié l'exactitude du montage de l'installation de mesure par l'enseignant ou l'ingénieur, allumez les voltmètres et la source de tension B7-47.

3. Réglez la tension de la source B7-47 sur 5V. Si la tension et le courant sur l'échantillon changent avec le temps, alors avec l'aide d'enseignants ou d'un ingénieur, moulage électrique des contacts de la sonde de mesure.

4. Effectuer des mesures de chute de tension tu+ 23 et tu– 23 pour différentes directions de courant je 14 . Les valeurs de tension obtenues sont moyennées pour th, afin d'exclure de cette manière la thermo-EMF longitudinale apparaissant sur l'échantillon en raison du gradient de température. Entrez les données de l'expérience et les calculs des valeurs de contrainte dans le tableau 1.

Tableau formulaire 1

	je charge, A	T,K	Je 14, mA	tu + 23 , À	tu – 23 , À

5. Répétez les mesures à une température d'échantillon différente. Pour ce faire, vous devez régler le courant du réchauffeur de la chambre thermique je charge,= 0,5 A, attendez 5 à 10 minutes que la température de l'échantillon se stabilise et enregistrez les lectures de l'instrument dans le tableau 1. Déterminez la température de l'échantillon à l'aide de la courbe d'étalonnage présentée en annexe.

6. De même, effectuez des mesures séquentiellement pour des valeurs de courant de chauffage de 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Enregistrez les résultats de toutes les mesures dans le tableau 1.

7. Traiter les résultats expérimentaux obtenus. Pour ce faire, à partir des résultats présentés dans le tableau 1, calculez 10 3 /T , spécifique résistance électriqueéchantillon à chaque température ρ selon la formule (6), conductivité électrique

logarithme népérien de la conductivité électrique dans σ . Enregistrez tous les résultats des calculs dans le tableau 2.

Tableau formulaire 2

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

8. Construisez un graphique de dépendance. Analysez le tracé des courbes, marquez les zones d'impuretés et les conductivités intrinsèques. une brève description de la tâche définie dans le travail;

· schéma de configuration de mesure ;

· résultats des mesures et des calculs ;

· graphique de dépendance ;

· analyse des résultats obtenus ;

· conclusions de travail.

question test

1. Semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques. Structure de bande des semi-conducteurs intrinsèques et d'impuretés. largeur de bande interdite. Énergie d'activation des impuretés.

2. Mécanisme de conductivité électrique des semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques.

3. Dépendance à la température de la conductivité électrique des semi-conducteurs intrinsèques.

4. Dépendance à la température de la conductivité électrique des semi-conducteurs d'impuretés.

5. Détermination de la bande interdite et de l'énergie d'activation d'une impureté à partir de la dépendance à la température de la conductivité électrique.

6. Quatre sondes Méthode de mesure résistance électrique semi-conducteurs : domaine d'application, ses avantages et ses inconvénients.

7. Le problème de la répartition du potentiel du champ électrique à proximité de la sonde.

8. Dérivation de la formule de calcul (6).

9. Schéma et principe de fonctionnement du montage expérimental.

10. Expliquez le graphique de dépendance obtenu expérimentalement, comment la bande interdite a-t-elle été déterminée à partir de ce graphique ?

Littérature

1. Pavlov L.P. Méthodes de mesure des paramètres des matériaux semi-conducteurs : un manuel pour les universités. - M. : Plus haut. école., 1987.- 239 p.

2. Lysov V.F. Atelier sur la physique des semi-conducteurs. –M. : Lumières, 1976.- 207 p.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Électronique à semi-conducteurs : tutoriel. pour les étudiants universitaires. - M. : Plus haut. scolaire., 1986.- 304 p.

4. Ch. Kittel, Introduction à la physique du solide. - M. : Nauka, 1978. - 792 p.

5. Shalimova K.V. Physique des semi-conducteurs : manuel pour les lycées. - M. : Énergie, 1971. - 312 p.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fondements physiques de la technologie électronique: Un manuel pour les universités. - M. : Plus haut. école ., 1982.- 608 p.

Travaux de laboratoire 8 Mesure de la puissance et du travail du courant dans une lampe électrique Le but du travail est d'apprendre à déterminer la puissance et le travail du courant dans une lampe à l'aide d'un ampèremètre, d'un voltmètre et d'une horloge Équipement - une pile, une clé , une lampe basse tension sur pied, un ampèremètre, un voltmètre, des fils de connexion, un chronomètre.

Théorie Formule de calcul du travail du courant A= IUt Formule de calcul de la puissance du courant P= IU ou P= Division value = ___= A de l'ampèremètre Division value =___= V du voltmètre P theor. =U théor. Je théorise. / calculé à partir des valeurs U et I indiquées sur le culot de l'ampoule / Schéma du circuit électrique

Calculs : A= P = A théor. = P théor. = Conclusion : Aujourd'hui, au travail de laboratoire, j'ai appris à déterminer la puissance et le courant de travail dans la lampe à l'aide d'un ampèremètre, d'un voltmètre et d'un chronomètre. Calculé (a) les valeurs du travail du courant et de la puissance de l'ampoule: A \u003d J R \u003d W (indiquer les valeurs expérimentales spécifiques des grandeurs physiques). Également calculé (a) les valeurs théoriques du travail du courant et de la puissance de l'ampoule: A theor. = J R théor. \u003d W Les valeurs expérimentales du travail et la puissance actuelle dans la lampe coïncident (environ) avec les valeurs théoriques calculées. Par conséquent, lors de l'exécution de travaux de laboratoire, de petites erreurs de mesure ont été commises. (Les valeurs expérimentales obtenues du travail et de la puissance actuelle dans la lampe ne coïncident pas avec les valeurs théoriques calculées. Par conséquent, des erreurs de mesure aléatoires importantes ont été commises au cours des travaux de laboratoire.)

Leçon 47

Mesurer la vitesse d'un mouvement inégal

La brigade __________________

__________________

Équipement: appareil pour étudier le mouvement rectiligne, trépied.

Objectif: prouver qu'un corps se déplaçant en ligne droite sur un plan incliné se déplace avec une accélération uniforme et trouver la valeur de l'accélération.

Dans la leçon, lors d'une expérience de démonstration, nous nous sommes assurés que si le corps ne touche pas le plan incliné le long duquel il se déplace (lévitation magnétique), alors son mouvement est uniformément accéléré. Nous sommes confrontés à la tâche de comprendre comment le corps se déplacera dans le boîtier lorsqu'il glissera le long d'un plan incliné, c'est-à-dire entre la surface et le corps il y a une force de friction qui empêche le mouvement.

Émettons l'hypothèse que le corps glisse le long d'un plan incliné, également uniformément accéléré, et vérifions-la expérimentalement en traçant la dépendance de la vitesse de déplacement avec le temps. Avec un mouvement uniformément accéléré, ce graphique est une ligne droite sortant de l'origine. Si le graphique que nous avons construit, jusqu'à l'erreur de mesure, peut être considéré comme une ligne droite, alors le mouvement sur le segment étudié du chemin peut être considéré comme uniformément accéléré. Sinon, c'est un mouvement non uniforme plus complexe.

Pour déterminer la vitesse dans le cadre de notre hypothèse, nous utilisons les formules du mouvement uniformément variable. Si le mouvement commence au repos, alors V = à (1), où un- accélération, t- temps de voyage V- la vitesse du corps à la fois t. Pour un mouvement uniformément accéléré sans vitesse initiale, la relation s = à 2 /2 , où s- le chemin parcouru par le corps lors du mouvement t. A partir de cette formule un =2 s / t 2 (2) En substituant (2) dans (1), on obtient : (3). Ainsi, pour déterminer la vitesse du corps en un point donné de la trajectoire, il suffit de mesurer son mouvement depuis le point de départ jusqu'à ce point et le temps de déplacement.

Calcul des limites d'erreur. La vitesse est trouvée à partir de l'expérience par des mesures indirectes. Par des mesures directes, nous trouvons le chemin et le temps, puis selon la formule (3) la vitesse. La formule pour déterminer la limite d'erreur de vitesse dans ce cas est : (4).

Évaluation des résultats obtenus. En raison du fait qu'il existe des erreurs dans les mesures de distance et de temps, les valeurs de la vitesse V ne se situent pas exactement sur une ligne droite (Fig.1, ligne noire). Pour répondre à la question de savoir si le mouvement étudié peut être considéré comme uniformément accéléré, il faut calculer les limites d'erreur du changement de vitesse, tracer ces erreurs sur le graphique pour chaque changement de vitesse (barres rouges), tracer un couloir (lignes pointillées) ,

Hors limites d'erreur. Si cela est possible, alors un tel mouvement avec une erreur de mesure donnée peut être considéré comme uniformément accéléré. La droite (bleue) issue de l'origine des coordonnées, située entièrement dans ce couloir et passant au plus près des valeurs mesurées des vitesses est la dépendance souhaitée de la vitesse au temps : V = at. Pour déterminer l'accélération, vous devez prendre un point arbitraire sur le graphique et diviser la valeur de la vitesse à ce point V 0 par le temps à t 0 : un=V 0 / t 0 (5).

Processus de travail :

1. Nous assemblons l'installation pour déterminer la vitesse. Nous fixons le rail de guidage à une hauteur de 18-20 cm, nous plaçons le chariot tout en haut du rail et positionnons le capteur de sorte que le chronomètre s'allume au moment où le chariot commence à bouger. Le deuxième capteur sera séquentiellement placé approximativement à des distances : 10, 20, 30, 40 cm pour 4 expériences. Les données sont saisies dans un tableau.

2. Nous effectuons 6 démarrages du chariot pour chaque position du deuxième capteur, en entrant à chaque fois les lectures du chronomètre dans le tableau. Table

La vitesse		La vitesse		La vitesse		La vitesse

3. On calcule la valeur moyenne du temps de déplacement du chariot entre les capteurs - t cf.

4. En substituant les valeurs de s et t cf dans la formule (3), nous déterminons les vitesses aux points où le deuxième capteur est installé. Les données sont saisies dans un tableau.

5. Nous construisons un graphique de la dépendance de la vitesse du chariot au temps.

6

Erreur de mesure de chemin et de temps :

∆s= 0,002 m, ∆t=0,01 s.

7. En utilisant la formule (4), nous trouvons ∆V pour chaque valeur de vitesse. Dans ce cas, le temps t dans la formule est t cf.

8. Les valeurs trouvées de ∆V sont tracées sur le graphique pour chaque point tracé.

. Nous construisons un couloir d'erreurs et voyons si les vitesses calculées V y tombent.

10. Nous traçons une ligne droite V=at dans le couloir des erreurs à partir de l'origine des coordonnées et déterminons la valeur d'accélération à partir du graphique un selon la formule (5): un=

Conclusion:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Labo #5

Labo #5

Détermination de la puissance optique et de la distance focale d'une lentille convergente.

Équipement : règle, deux triangles rectangles, lentille convergente longue focale, ampoule sur pied avec capuchon, source de courant, interrupteur, fils de connexion, écran, rail de guidage.

Partie théorique :

La façon la plus simple de mesurer la puissance de réfraction et la distance focale d'une lentille est d'utiliser la formule de la lentille

d est la distance de l'objet à la lentille

f est la distance entre l'objectif et l'image

F - distance focale

La puissance optique de la lentille est appelée la valeur

En tant qu'objet, une lettre brillante de lumière diffuse dans le capuchon de l'illuminateur est utilisée. L'image réelle de cette lettre est obtenue sur l'écran.

L'image est agrandie à l'envers :

L'image est directement agrandie imaginaire :

Avancement approximatif des travaux :

F=8cm=0.08m

F=7cm=0.07m

F=9cm=0.09m

Travail de laboratoire en physique n ° 3

Travail de laboratoire en physique n ° 3

Élèves de 11e année "B"

Alekseeva Maria

Détermination de l'accélération de la chute libre à l'aide d'un pendule.

Équipement:

Partie théorique :

Divers gravimètres, en particulier des dispositifs à pendule, sont utilisés pour mesurer l'accélération de la chute libre. Grâce à eux, il est possible de mesurer l'accélération de la chute libre avec une erreur absolue de l'ordre de 10 -5 m/s 2 .

Le travail utilise le dispositif de pendule le plus simple - une balle sur un fil. Pour les petites tailles de billes par rapport à la longueur du filetage et les petits écarts par rapport à la position d'équilibre, la période d'oscillation est égale à

Pour augmenter la précision de la mesure de période, il est nécessaire de mesurer le temps t d'un nombre résiduel N d'oscillations complètes du pendule. Puis la période

Et l'accélération de la chute libre peut être calculée par la formule

Réalisation d'une expérience :

Placez un trépied sur le bord de la table.

À son extrémité supérieure, renforcez l'anneau avec un accouplement et accrochez-y une boule sur un fil. Le ballon doit être suspendu à une distance de 1 à 2 cm du sol.

Mesurer la longueur l du pendule avec un mètre ruban.

Excitez les oscillations du pendule en déviant la balle sur le côté de 5 à 8 cm et en la relâchant.

Mesurez le temps t 50 des oscillations du pendule dans plusieurs expériences et calculez t cf :

Calculez l'erreur absolue moyenne de mesure du temps et inscrivez les résultats dans un tableau.

Calculer l'accélération de la chute libre à l'aide de la formule

Déterminer l'erreur relative de mesure du temps.

Déterminer l'erreur relative dans la mesure de la longueur du pendule

Calculer l'erreur de mesure relative g à l'aide de la formule

Conclusion: Il s'avère que l'accélération de la chute libre, mesurée avec un pendule, est approximativement égale à l'accélération tabulaire de la chute libre (g \u003d 9,81 m / s 2) avec une longueur de fil de 1 mètre.

Alekseeva Maria, élève de la classe 11 "B" gymnase n ° 201, Moscou

Professeur de physique du gymnase n ° 201 Lvovsky M.B.

Labo #4

Labo #4

Mesure de l'indice de réfraction du verre

élèves de la 11e année "B" Alekseeva Maria.

Objectif: mesure de l'indice de réfraction d'une plaque de verre en forme de trapèze.

Partie théorique : l'indice de réfraction du verre par rapport à l'air est déterminé par la formule :

Tableau de calcul :

Calculs :

n pr1= AE1 / CC1 =34mm/22mm=1.5

n pr2= AE2 / CC2 =22mm/14mm=1.55

Conclusion : Après avoir déterminé l'indice de réfraction du verre, nous pouvons prouver que cette valeur ne dépend pas de l'angle d'incidence.

Labo #6

Travail de laboratoire №6.

Mesure d'une onde lumineuse.

Equipement : réseau de diffraction de période 1/100 mm ou 1/50 mm.

Schéma d'installation :

1. Titulaire.

2. Écran noir.

   Fente verticale étroite.

Objet du travail : détermination expérimentale d'une onde lumineuse à l'aide d'un réseau de diffraction.

Partie théorique :

Un réseau de diffraction est un ensemble d'un grand nombre de fentes très étroites séparées par des espaces opaques.

La source

La longueur d'onde est déterminée par la formule :

Où d est la période de division

k est l'ordre du spectre

L'angle auquel la lumière maximale est observée

Équation du réseau de diffraction :

Puisque les angles auxquels les maxima des 1er et 2ème ordres sont observés ne dépassent pas 5 , on peut utiliser leurs tangentes au lieu des sinus des angles.

Ainsi,

Distance un compté le long de la règle de la grille à l'écran, la distance b– sur l'échelle de l'écran de la fente à la raie sélectionnée du spectre.

La formule finale pour déterminer la longueur d'onde est

Dans ce travail, l'erreur de mesure des longueurs d'onde n'est pas estimée en raison d'une certaine incertitude dans le choix de la partie médiane du spectre.

Avancement approximatif des travaux :

b=8cm, a=1m; k=1 ; d=10 -5 m

(Couleur rouge)

d est la période de réseau

Conclusion : Après avoir mesuré expérimentalement la longueur d'onde de la lumière rouge à l'aide d'un réseau de diffraction, nous sommes arrivés à la conclusion qu'il permet de mesurer très précisément les longueurs d'onde des ondes lumineuses.

Leçon 43

Leçon 43

Mesure de l'accélération du corps

La brigade ____________________

____________________

But de l'étude: mesurer l'accélération de la barre le long d'une goulotte droite inclinée.

Appareils et matériaux : trépied, rail de guidage, chariot, poids, capteurs de temps, chronomètre électronique, coussin en mousse.

Justification théorique du travail :

Nous allons déterminer l'accélération du corps selon la formule : , où v 1 et v 2 sont les vitesses instantanées du corps aux points 1 et 2, mesurées respectivement aux instants t 1 et t 2 . Pour l'axe X, sélectionnez la règle située le long du rail de guidage.

Processus de travail :

1. Nous sélectionnons deux points x 1 et x 2 sur la règle, dans lesquels nous allons mesurer les vitesses instantanées et entrer leurs coordonnées dans le tableau 1.

Tableau 1.

Points sur l'axe X pour mesurer la vitesse instantanée		Δx 1 \u003d x ’ 1 - x 1 Δх 1 = cm				Δx 2 \u003d x ’ 2 - x 2 Δх 2 = cm
Définition des intervalles de temps	Δt 1 \u003d t ’ 1 - t 1 Δ t 1 =c			Δt 2 \u003d t ’ 2 - t 2 Δ t 2 =c
Détermination de la vitesse instantanée	v 1 \u003d Δx 1 / Δt 1 v 1 = Mme		v 2 \u003d Δx 2 / Δt 2 v 2 = Mme		Δ v= Mme
Détermination de l'intervalle de temps entre les points de mesure de la vitesse	Δ t= avec
Détermination de l'accélération du chariot

2. Sélectionnez les points x ’ 1 et x ’ 2 sur la règle, les extrémités des intervalles de mesure des vitesses instantanées et calculez les longueurs des segments Δх 1 et Δх 2 .

3. Installez d'abord les capteurs de mesure du temps aux points x 1 et x ’ 1, démarrez le chariot et enregistrez l'intervalle de temps mesuré pour le passage du chariot entre les capteurs Δ t 1 à la table.

4. Répétez la mesure pour l'intervalle Δ t 2 , le temps pendant lequel le chariot passe entre les points x 2 et x ’ 2, caler les capteurs en ces points et démarrer le chariot. Les données seront également saisies dans un tableau.

5. Déterminer les vitesses instantanées v 1 etv 2 aux points x 1 et x 2, ainsi qu'un changement de vitesse entre les points Δ v, les données sont saisies dans un tableau.

6. Définir l'intervalle de temps Δ t\u003d t 2 - t 1, que le chariot dépensera pour passer le segment entre les points x 1 et x 2. Pour ce faire, nous allons placer les capteurs aux points x 1 et x 2, et démarrer le chariot. Le temps indiqué par le chronomètre est inscrit dans le tableau.

7. Calculer l'accélération du chariot un selon la formule. Nous mettons le résultat dans la dernière ligne du tableau.

8. Nous concluons à quel type de mouvement nous avons affaire.

Conclusion: ___________________________________________________________

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9. Nous démontons soigneusement l'installation, remettons le travail et quittons la classe avec un sentiment d'accomplissement et de dignité.

Travaux de laboratoire en physique №7

Élèves de la 11e année "B" Sadykova Maria

Observation de spectres continus et linéaires.

Équipement: projecteur, tubes spectraux à hydrogène, néon ou hélium, inductance haute tension, alimentation, trépied, fils de liaison, plaque de verre à bords biseautés.

Objectif: avec le matériel nécessaire, observez (expérimentalement) un spectre continu, néon, hélium ou hydrogène.

Processus de travail :

Nous plaçons la plaque horizontalement devant l'œil. Par les bords on observe sur l'écran l'image de la fente coulissante de l'appareil de projection. On voit les couleurs primaires du spectre continu résultant dans l'ordre suivant : violet, bleu, cyan, vert, jaune, orange, rouge.

Ce spectre est continu. Cela signifie que toutes les longueurs d'onde sont représentées dans le spectre. Ainsi, nous avons découvert que les spectres continus donnent des corps à l'état solide ou liquide, ainsi que des gaz fortement comprimés.

On voit de nombreuses lignes colorées séparées par de larges bandes sombres. La présence d'un spectre de raies signifie que la substance n'émet de lumière que d'une certaine longueur d'onde.

Spectre de l'hydrogène : violet, bleu, vert, orange.

La plus brillante est la raie orange du spectre.

Spectre de l'hélium : bleu, vert, jaune, rouge.

La plus brillante est la ligne jaune.

Sur la base de notre expérience, nous pouvons conclure que les spectres de raies donnent toutes les substances à l'état gazeux. Dans ce cas, la lumière est émise par des atomes qui n'interagissent pratiquement pas entre eux. Les atomes isolés émettent des longueurs d'onde strictement définies.

Leçon 37

Cours42 . Travail de laboratoire №5.

La dépendance de la force de l'électroaimant à la force du courant

la brigade ___________________

___________________

Objectif: Déterminer la relation entre la force du courant circulant dans la bobine d'un électroaimant et la force avec laquelle l'électroaimant attire les objets métalliques.

Appareils et matériaux : bobine centrale, ampèremètre, résistance variable (rhéostat), dynamomètre, bloc d'alimentation, clou, fils de connexion, clé, trépied avec support, support métallique pour pièces magnétiques.

X travail od:

1. Assemblez l'installation indiquée sur la figure. Fixez la languette du support au sommet du trépied. Fixez le haut du dynamomètre dans le support comme indiqué. Attachez un fil à l'ongle afin qu'il pénètre dans l'évidement à l'extrémité pointue de l'ongle et ne s'en détache pas. De l'autre côté du fil, faites une boucle et accrochez le clou au crochet du dynamomètre.

Enregistrez les lectures du dynamomètre. C'est le poids du clou, vous en aurez besoin pour mesurer la force de l'aimant :

3. Assemblez le circuit électrique indiqué sur la figure. Ne mettez pas l'appareil sous tension tant que l'enseignant n'a pas vérifié le bon assemblage.

4. Fermez la clé et, en tournant le rhéostat de la position maximale à gauche à la position maximale à droite, déterminez la plage de variation du courant du circuit.

Le courant passe de ___A à ____A.

5. Sélectionnez trois valeurs actuelles, la maximum et les deux plus petites, et entrez

Eux dans la deuxième colonne du tableau. Vous effectuerez trois expériences avec chaque valeur actuelle.

6. Fermez le circuit et réglez l'ampèremètre avec un rhéostat sur la première valeur de courant que vous choisissez.

7. Touchez le noyau de la bobine à la tête du clou suspendu au dynamomètre. Le clou a collé au noyau. Abaissez la bobine verticalement vers le bas et suivez les lectures du dynamomètre. Noter la lecture du dynamomètre au moment de la rupture de la bobine et l'inscrire dans la colonne F 1 .

8. Répétez l'expérience deux fois de plus avec cette intensité de courant. Entrez les valeurs de force sur le dynamomètre au moment où le clou est arraché dans les colonnes F 2 et F 3. Ils peuvent différer légèrement du premier en raison de l'imprécision de la mesure. Trouvez la force magnétique moyenne de la bobine à l'aide de la formule F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 et entrez dans la colonne "Force moyenne".

9. Le dynamomètre a montré une valeur de force égale à la somme du poids du clou et de la force magnétique de la bobine : F = P + F M . Par conséquent, la force de la bobine est F M \u003d F - P. Soustrayez le poids du clou P de F cp et écrivez le résultat dans la colonne "Force magnétique".

Numéro	Courant I, A	Lectures du dynamomètre F, N			Force moyenne F cp , N	Force magnétique F M , N

10. Répétez les expériences deux fois avec d'autres courants et remplissez les cellules restantes du tableau.

I,A 1. Tracer la force magnétique F M de la force actuelle je.

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Travail de recherche d'Avdeeva sur l'introduction de l'écologie

Résumé de mémoire

Notes la vitesse débit d'eau pour retenir des mesuresla vitesse courants d'eau Équipement: ... atelier, sur cours Géographie 7e année comme laboratoiretravail"L'étude de ... l'automobile se distingue par une importante irrégularité dans l'espace et dans le temps...