Travail de laboratoire n° 8 "Mesure de l'accélération de la chute libre à l'aide d'un pendule".

Le but du travail : calculer l'accélération de la chute libre à partir de la formule de la période d'oscillation d'un pendule mathématique :

Pour ce faire, il est nécessaire de mesurer la période d'oscillation et la longueur de la suspension du pendule. Ensuite, à partir de la formule (1), nous pouvons calculer l'accélération de la chute libre :

Mesure:

1) une montre avec une trotteuse ;

2) mètre ruban (Δ l = 0,5 cm).

Matériel : 1) une boule avec un trou ; 2) fil ; 3) trépied avec embrayage et anneau.

Demande de service

1. 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 3 à 5 cm du sol.

2. Faites dévier le pendule de la position d'équilibre de 5 à 8 cm et relâchez-le.

3. Mesurez la longueur du cintre avec un ruban à mesurer.

4. Mesurer le temps Δt 40 oscillations complètes (N).

5. Répéter les mesures de Δt (sans changer les conditions de l'expérience) et trouver la valeur moyenne de Δt cf.

6. Calculer la valeur moyenne de la période d'oscillation T moy à partir de la valeur moyenne de Δt moy.

7. Calculez la valeur de g cp à l'aide de la formule :

8. Entrez les résultats dans le tableau :

Numéro	l, m	N	Δt, s	Δtav, s

9. Comparez la valeur moyenne obtenue pour g cp avec la valeur g = 9,8 m/s 2 et calculez l'erreur de mesure relative à l'aide de la formule :

Pendant vos études de physique, vous avez souvent dû utiliser la valeur de l'accélération de la chute libre à la surface de la terre pour résoudre des problèmes et d'autres calculs. Vous avez pris la valeur g \u003d 9,81 m / s 2, c'est-à-dire avec une précision tout à fait suffisante pour vos calculs.

Le but de ce laboratoire est de déterminer expérimentalement l'accélération de la chute libre à l'aide d'un pendule. Connaissant la formule de la période d'oscillation d'un pendule mathématique T =

on peut exprimer la valeur de g en termes de quantités qui peuvent être facilement établies par l'expérience et calculer g avec une certaine précision. Exprimer

où l est la longueur de la suspension, et T est la période d'oscillation du pendule. La période d'oscillation du pendule T est facile à déterminer en mesurant le temps t nécessaire pour un certain nombre N d'oscillations complètes du pendule

Un pendule mathématique est un poids suspendu à un fil fin et inextensible, dont les dimensions sont bien inférieures à la longueur du fil, et dont la masse est bien supérieure à la masse du fil. La déviation de cette charge par rapport à la verticale se produit à un angle infiniment petit et il n'y a pas de frottement. En conditions réelles, la formule

est approximatif.

Considérons un tel corps (dans notre cas, un levier). Deux forces agissent sur lui : le poids des charges P et la force F (l'élasticité du ressort du dynamomètre), de sorte que le levier est en équilibre et que les moments de ces forces doivent être égaux en valeur absolue entre eux. Les valeurs absolues des moments de forces F et P seront déterminées respectivement :

Dans des conditions de laboratoire, pour mesurer avec une certaine précision, vous pouvez utiliser une boule de métal petite mais massive suspendue à un fil de 1 à 1,5 m de long (ou plus, si une telle suspension peut être placée) et la dévier sous un petit angle. Le déroulement du travail est tout à fait clair à partir de sa description dans le manuel.

Outils de mesure : chronomètre (Δt = ±0,5 s) ; règle ou ruban à mesurer (Δl = ±0,5 cm)

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 pied à coulisse indicateur sert de base au tube 4 (Fig. 1) avec une poignée calorifuge 6. L'ouverture supérieure du tube avec pince 8 sert à 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 manière à ce 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 votre main droite par la poignée calorifuge et, en tenant la pièce avec votre 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 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.

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

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 partir de la courbe d'étalonnage présentée dans l'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.

Dans cette leçon, nous considérerons l'application pratique des connaissances acquises sur l'exemple d'un travail de laboratoire en physique afin de mesurer la chaleur spécifique d'un solide. Nous nous familiariserons avec les principaux équipements qui seront nécessaires pour mener cette expérience et examinerons la technologie permettant de mener des travaux pratiques sur la mesure de grandeurs physiques.

1. Placer un cylindre en métal dans un verre d'eau chaude et mesurer sa température avec un thermomètre. Elle sera égale à la température du cylindre, car après un certain temps les températures de l'eau et du cylindre s'égaliseront.

2. Ensuite, nous versons de l'eau froide dans le calorimètre et mesurons sa température.

3. Après cela, nous plaçons le cylindre attaché sur un fil dans un calorimètre avec de l'eau froide et, en remuant l'eau avec un thermomètre, nous mesurons la température établie à la suite du transfert de chaleur (Fig. 6).

Riz. 6. Progrès du laboratoire

La température finale à l'état stable mesurée dans le calorimètre et d'autres données nous permettront de calculer la capacité thermique spécifique du métal à partir duquel le cylindre est fabriqué. Nous calculerons la valeur souhaitée en nous basant sur le fait que, lors du refroidissement, le cylindre dégage exactement la même quantité de chaleur que l'eau reçoit lorsqu'elle est chauffée, ce que l'on appelle l'échange de chaleur se produit (Fig. 7).

Riz. 7. Transfert de chaleur

En conséquence, nous obtenons les équations suivantes. Pour chauffer de l'eau, la quantité de chaleur nécessaire est de :

, où:

Capacité calorifique spécifique de l'eau (valeur du tableau), ;

La masse d'eau, qui peut être déterminée à l'aide d'échelles, kg;

La température finale de l'eau et du cylindre, mesurée avec un thermomètre, o ;

La température initiale de l'eau froide, mesurée avec un thermomètre, o.

Lorsqu'un cylindre métallique se refroidit, la quantité de chaleur dégagée est :

, où:

Capacité calorifique spécifique du métal à partir duquel le cylindre est fabriqué (valeur souhaitée), ;

La masse du cylindre, qui peut être déterminée à l'aide d'échelles, kg;

La température de l'eau chaude et, par conséquent, la température initiale du cylindre, mesurée avec un thermomètre, o ;

La température finale de l'eau et du cylindre, mesurée avec un thermomètre, o.

Commenter. Dans les deux formules, nous soustrayons la plus petite température de la plus grande température pour déterminer la valeur positive de la quantité de chaleur.

Comme mentionné précédemment, dans le processus de transfert de chaleur, la quantité de chaleur reçue par l'eau est égale à la quantité de chaleur dégagée par le cylindre métallique :

Par conséquent, la capacité thermique spécifique du matériau du cylindre est :

Il est pratique d'enregistrer dans un tableau les résultats obtenus lors de tout travail de laboratoire et d'effectuer plusieurs mesures et calculs pour obtenir un résultat approximatif moyen aussi précis que possible. Dans notre cas, le tableau pourrait ressembler à ceci :

Masse d'eau dans le calorimètre	Température initiale de l'eau	Poids du cylindre	Température initiale du ballon	Température finale

Conclusion: la valeur calculée de la capacité calorifique spécifique du matériau du cylindre .

Aujourd'hui, nous avons passé en revue la méthodologie pour mener des travaux de laboratoire sur la mesure de la chaleur spécifique d'un solide. Dans la prochaine leçon, nous parlerons de la libération d'énergie lors de la combustion du carburant.

Bibliographie

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Éd. Orlova V.A., Roizena I.I. Physique 8.-M. : Mnemosyne.
2. Perychkine A.V. Physique 8.-M. : Outarde, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physique 8.-M. : Lumières.

1. Portail Internet "5terka.com" ()
2. Portail Internet "k2x2.info" ()
3. Portail Internet "youtube.com" ()

Devoirs

1. À quelle étape du travail de laboratoire est-il susceptible d'obtenir la plus grande erreur de mesure ?
2. Quels doivent être les matériaux et la conception du calorimètre pour obtenir les résultats de mesure les plus précis ?
3. *Suggérez votre méthode pour mesurer la capacité calorifique spécifique d'un liquide.