Bersaglio– per determinare il momento d'inerzia del corpo con il metodo delle vibrazioni torsionali.

Dispositivi e materiali: installazione di misurazione, set di corpi, cronometro.

Descrizione del metodo di installazione e misurazione

Il dispositivo di misura è un disco tondo sospeso su un filo elastico di acciaio e progettato per accogliere corpi il cui momento d'inerzia deve essere determinato (Fig. 8.1).

Riso. 8.1

Il dispositivo viene centrato tramite due pesi mobili fissati sul disco. Ruotando il disco del dispositivo di una certa angolazione attorno all'asse verticale, la sospensione in acciaio viene attorcigliata.

Quando il corpo ruota di un angolo , il filo si attorciglia e si genera un momento di forza M cercando di riportare il corpo in una posizione di equilibrio. L'esperimento mostra che in un intervallo abbastanza ampio il momento delle forze M proporzionale all'angolo di torsione  , cioè.
(confrontare: forza elastica
). Il disco viene rilasciato, consentendogli di eseguire vibrazioni torsionali. Il periodo delle vibrazioni torsionali è determinato dall'espressione
, dove f– modulo di torsione; Jè il momento d'inerzia del sistema oscillante.

Per strumento
. (8.1)

L'uguaglianza (8.1) contiene due incognite f e J eccetera. Pertanto, è necessario ripetere l'esperimento, dopo aver posizionato un corpo di riferimento con un momento di inerzia noto sul disco di installazione. Viene preso come standard un cilindro pieno, il cui momento d'inerzia è J questo .

Determinato il nuovo periodo di oscillazione del dispositivo con lo standard, componiamo un'equazione simile all'equazione (8.1):

. (8.2)

Risolvendo il sistema di equazioni (8.1) e (8.2), determiniamo il modulo di torsione f e il momento di inerzia del dispositivo J eccetera con questa posizione di carico. (Derivazione di formule di calcolo per f e J eccetera fai da te in preparazione per il lavoro di laboratorio e includilo nel rapporto). Dopo aver rimosso lo standard, sul disco del dispositivo viene posizionato un corpo, il cui momento d'inerzia rispetto all'asse del dispositivo deve essere determinato. L'installazione viene centrata e il periodo delle vibrazioni torsionali viene nuovamente determinato T 2 , che in questo caso può essere scritto come

. (8.3)

Conoscere e f, calcolare il momento d'inerzia del corpo rispetto all'asse del dispositivo in base alla formula (8.3).

I dati di tutte le misurazioni e calcoli sono inseriti nella tabella. 8.1.

Tabella 8.1

Grandezze misurate e calcolate per la determinazione del momento d'inerzia mediante il metodo della vibrazione torsionale

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

Compito 1. Determinazione dei periodi di vibrazioni torsionali di un dispositivo, un dispositivo con uno standard, un dispositivo con un corpo

1. Misura il tempo con un cronometro t eccetera 20-30 vibrazioni complete del dispositivo e determinare
.

2. Ripetere l'esperimento 5 volte e determinare < T eccetera > .

3. Posizionare uno standard sul disco del dispositivo e determinare allo stesso modo < T 1 >.

4. Posizionare il corpo sul disco del dispositivo, centrare l'installazione, determinare < T 2 > .

Registrare i risultati della misurazione nella tabella. 8.1

Lavoro di laboratorio №8.

"Misurazione del diametro e delle deviazioni di forma della superficie del foro con un indicatore all'interno del calibro".

Lo scopo del lavoro: padroneggiare i metodi di misurazione con un calibro indicatore

diametri del foro e deviazioni della forma del foro.

Compito: misurare il diametro e le deviazioni di forma della superficie

fori nelle parti a boccola con una pinza indicatore.

Equipaggiamento: Calibro indicatore con una testa.

Misure finali di lunghezza (KMD).

Accessori per KMD.

Dettagli del tipo di boccola e relativo disegno.

1. Parte teorica

Le misure dei fori sono accettabili se ≤ cioè l'errore limite di misurare la testa è inferiore all'errore consentito di misurare il foro.

2. Calibro indicatore.

Il tubo 4 (Fig. 1) con un'impugnatura termoisolante 6 funge da base per il calibro dell'indicatore L'apertura superiore del tubo con il morsetto 8 viene utilizzata per installare il manicotto della testa di misurazione o del comparatore.

Nella parte inferiore del tubo è presente una testa di misura interna, costituita da un corpo 9, un ponte di centraggio 11 e aste-punte di misura - mobili 1 e rigide 10. Il movimento del puntale 1 tramite la leva 2, lo stelo 3 e la vite senza fine 5 viene trasmessa alla testa di misura. Il ponte di centraggio 2 fa coincidere l'asse di misura del calibro interno (asse della punta a1 e 10) con il diametro del foro del pezzo misurato (Fig. 2)

Durante la misurazione, è necessario scuotere il calibro interno sul piano assiale nella sezione longitudinale e trovare la posizione minima lungo la freccia della testa di misurazione, ad es. perpendicolare ad entrambi i generatori del foro.

Vengono prodotti calibri interni con ponte di centraggio con campo di misura: mm: 6…10; 10…18; 18…50; 50…100; 100…160; 160…250; 250…450; 450…700; 700…1000.

Per misurare fori di piccolo diametro, sono accettati calibri interni con inserti sferici (Fig. 3) gli inserti sferici hanno intervalli: mm: 3 ... 6; 6…10; 10…18.

Per impostare l'indicatore all'interno dei calibri su "0", vengono utilizzati anelli di regolazione o set di misure finali (KMD) e pareti laterali. Il blocco KMD viene selezionato e installato nel supporto insieme alle pareti laterali. Il funzionamento quando è impostato su "0" è lo stesso di quando si misura un pezzo.

2.1 Testa di misura.

La testa di misurazione converte i piccoli movimenti della punta di misurazione in grandi movimenti del puntatore del dispositivo di segnalazione.

La figura 4 mostra un comparatore. L'asta di misurazione 1 dell'indicatore ha una guida che si aggancia alla ruota dentata 5 e trasmette il movimento al tubo 9 e alle frecce 8 attraverso la ruota dentata 9. Per impostarlo a "0", la scala rotonda del quadrante ruota insieme al bordo 2. Freccia 6 mostra il numero di giri della freccia 8.

I comparatori hanno un diametro del manicotto di 8 mm, una corsa dell'asta di misurazione di 2; 5 o 10 mm e un prezzo di divisione di 0,01 mm.

Nelle teste di misura dentate a leva, il movimento della punta di misurazione (giri) attraverso il sistema di leve viene trasmesso al settore degli ingranaggi, che fa girare la ruota dentata e la freccia che si trova sull'asse della ruota. Le teste hanno un valore di divisione di 0,001 mm e 0,002 mm, un campo di misura di ± 0,05 mm ... 5 mm (multigiro).

2.2 Preparazione per la misurazione.

1. Fissare la testa di misura nel tubo dell'alesometro. Per fare ciò, inserire il manicotto della testina di misurazione nel foro del tubo in modo che la sfera della punta di misurazione tocchi l'estremità dell'asta e la scala del quadrante sia girata di lato con il ponte di centraggio e fissare la testina di misurazione con un morsetto, mentre la freccia dovrebbe fare un giro completo. Allo stesso tempo, è necessario mantenere la libertà di movimento dell'asta di misurazione della testa.

2. Comporre il blocco CMD in base alla dimensione nominale del foro e fissarlo tra i lati nel supporto CMD. Pre-pulire le piastrelle e le pareti laterali con benzina. Pulisci la superficie del foro alterata con un panno pulito.

3. verificare la rispondenza dei limiti di misura del calibro interno alla dimensione del foro di misura. Se non corrispondono, sostituire l'asta di misurazione intercambiabile o selezionare un set di prolunghe e rondelle per un'asta in mescola rigida (a seconda del tipo di calibro interno).

2.3 Impostare l'indicatore interno su "0".

1. Prendere il calibro interno per l'impugnatura termoisolante e inserire il calibro di profondità tra i lati.

2. Osservando la freccia della testa e spostando il calibro interno tra i lati facendo oscillare e ruotando attorno all'asse del tubo (vedi diagramma), posizionare il calibro interno nella posizione che corrisponde alla distanza minima tra le superfici di misura dei lati . In questo caso, la freccia raggiungerà la divisione più lontana * (in senso orario) e tornerà indietro. Per entrambi i tipi di movimento (oscillazione e virata), questa divisione deve corrispondere.

3. Ricordare questa divisione, rimuovere la pinza dalle pareti laterali e ruotare la scala nella posizione indicata con il bordo del quadrante (o la vite di regolazione su "0").

4.Controllare l'impostazione su "0". Nella posizione corretta, l'ago dell'indicatore dovrebbe puntare su 0.

2.4 Misura del diametro del foro.

1. Prendere il calibro con la mano destra per l'impugnatura termoisolante e, tenendo il pezzo con la sinistra, inserire il calibro nel foro del pezzo misurato con il dosatore rivolto verso l'alto e la scala verso di sé. Per fare ciò, è necessario inserire un'asta mobile con ponte a una profondità ridotta inclinando il calibro interno, quindi raddrizzarla in modo che l'asta rigida poggi contro la parete opposta del foro.

2. Sposta il calibro nella sezione desiderata e, scuotendolo su un piano verticale lontano da te - verso di te, nota la divisione più lontana della scala, a cui arriva la freccia.

Una deviazione in senso orario della freccia da "0" indica una diminuzione del diametro del foro e un segno "-", mentre una deviazione in senso antiorario indica una diminuzione del diametro e un segno "+".

4. Prendere la lettura del calibro, tenendo conto della divisione in scala della testa e del segno, e annotarla nella tabella di riferimento. Le misurazioni devono essere effettuate per ciascuna sezione in due direzioni reciprocamente perpendicolari.

Riso. 1 Calibro indicatore

Riso. 4 Indicatore del quadrante

3. Risultati della misurazione.

1. Tenendo conto della dimensione nominale del blocco KMD, calcolare le dimensioni effettive della parte.

2. Confrontare le dimensioni della parte con le dimensioni limite consentite e formulare una conclusione sull'idoneità della parte.

Dopo aver considerato le dimensioni della parte per sezioni, determinare le deviazioni della forma della parte dalla cilindricità.

3.Compila una relazione sul lavoro.

Dopo aver controllato i risultati della misurazione da parte dell'insegnante, strofinare il calibro, la testa, il KMD e gli accessori con un panno asciutto e riporli negli astucci. Riordina il posto di lavoro.

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE DELLA FEDERAZIONE RUSSA

UNIVERSITÀ AEROSPAZIALE DELLO STATO SIBERIANO

intitolato all'accademico M.F. Reshetnev

Dipartimento di Fisica Tecnica

Laboratorio n. 8

METODO A QUATTRO SONDE PER LA MISURA DELLA RESISTENZA DEI SEMICONDUTTORI

Linee guida per l'esecuzione del lavoro di laboratorio sul corso "Elettronica allo Stato Solido"

Compilato da: Parshin A.S.

Krasnojarsk 2003

Lavoro di laboratorio №8. Metodo a quattro sonde per misurare la resistenza dei semiconduttori1

Teoria del metodo . 1

Setup sperimentale . 3

Ordine di lavoro .. 5

Requisiti di formattazione del rapporto . 7

domande di prova .. 7

Letteratura . 7

Lavoro di laboratorio №8. Quattro sondemetodo di misurazione della resistenza dei semiconduttori

Obbiettivo: studio della dipendenza dalla temperatura dello specifico resistenza elettrica semiconduttore con il metodo delle quattro sonde, determinazione del gap di banda di un semiconduttore.

Teoria del metodo

Quattro sonde il metodo per misurare la resistività dei semiconduttori è il più comune. Il vantaggio di questo metodo è che la sua applicazione non richiede la creazione di contatti ohmici al campione; è possibile misurare la resistività di campioni delle più diverse forme e dimensioni. La condizione per il suo utilizzo in termini di forma del campione è la presenza di una superficie piana, le cui dimensioni lineari superano le dimensioni lineari del sistema di sonde.

Il circuito per misurare la resistenza con il metodo a quattro sonde è mostrato in fig. 1. Quattro sonde metalliche con una piccola area di contatto sono posizionate lungo una linea retta sulla superficie piana del campione. Distanze tra le sonde s 1 , s2 e s3 . Tramite sonde esterne 1 e 4 passare la corrente elettrica io 14 , su sonde interne 2 e 3 misurare la differenza di potenziale U23 . Per valori misurati io 14 e U23 si può determinare la resistività di un semiconduttore.

Per trovare la formula di calcolo della resistività, consideriamo prima il problema della distribuzione del potenziale attorno a una sonda puntiforme separata (Fig. 2). Per risolvere questo problema, è necessario scrivere l'equazione di Laplace in un sistema di coordinate sferiche, perché la distribuzione potenziale ha simmetria sferica:

.(1)

La soluzione dell'equazione (1) prevedeva che il potenziale a r=0 positivo, tende a zero, molto ampio r ha la seguente forma

Costante di integrazione Insieme a può essere calcolato dalla condizione per l'intensità del campo elettrico e una certa distanza dalla sonda r=r0 :

.

Poiché la densità della corrente che scorre attraverso un emisfero con un raggio r0 , j =io/(2πr0 2), e secondo la legge di Ohm j =e/ρ , poi e(r0)=io ρ / (2π r0 2).

così

Se il raggio di contatto r1 , quindi il potenziale della sua punta

È ovvio che il potenziale sul campione nel punto di contatto con la sonda ha lo stesso valore. Secondo la formula (3), ne consegue che la caduta di tensione principale si verifica nella regione di vicino contatto e, quindi, il valore della corrente che attraversa il campione è determinato dalla resistenza della regione di vicino contatto. La lunghezza di questa regione è minore, minore è il raggio della sonda.

Il potenziale elettrico in qualsiasi punto del campione può essere trovato come somma algebrica dei potenziali creati in quel punto dalla corrente di ciascuna sonda. Per la corrente che fluisce nel campione, il potenziale è positivo e per la corrente che esce dal campione è negativo. Per il sistema di sonde mostrato in fig. 1, i potenziali delle sonde di misura 2 e 3

;

.

Differenza potenziale tra i contatti di misura 2 e 3

Da qui la resistività del campione

.(5)

Se le distanze tra le sonde sono le stesse, ad es. s 1 = s 2 = s 3 = s , poi

Quindi, per misurare lo specifico resistenza elettrica campione utilizzando il metodo delle quattro sonde, è sufficiente misurare la distanza tra le sonde S , caduta di tensione U23 sulle sonde di misura e la corrente che scorre attraverso il campione io 14 .

Setup sperimentale

La configurazione di misurazione è realizzata sulla base di un supporto da laboratorio universale. In questo lavoro di laboratorio vengono utilizzati i seguenti dispositivi e apparecchiature:

1. Camera termica con campione e testa di misura;

2. Sorgente CC TES-41;

3. Sorgente di tensione CC B5-47;

4. Voltmetri digitali universali V7-21A;

5. Fili di collegamento.

Lo schema a blocchi del setup sperimentale è mostrato in fig. 3.

Il campione viene posto sul piano di misurazione della camera di calore. La testina di misurazione viene premuta dal meccanismo a molla del manipolatore sulla superficie piana levigata del campione. All'interno del tavolo di misurazione è presente un riscaldatore, che è alimentato da una sorgente di corrente continua stabilizzata TES-41, funzionante nella modalità di stabilizzazione della corrente. La temperatura del campione è controllata da una termocoppia o resistenza termica. Per velocizzare il processo di misura è possibile utilizzare le curve graduate presentate in appendice, che consentono di determinare la temperatura del campione dalla corrente del riscaldatore. Il valore della corrente del riscaldatore viene misurato da un amperometro integrato nella sorgente di corrente.

Corrente tramite contatti 1 e 4 viene creato utilizzando una sorgente DC stabilizzata regolabile B7-47 e controllata da un dispositivo digitale universale V7-21A, acceso in modalità amperometro. La tensione che si verifica tra le sonde di misura 2 e 3 viene rilevata da un voltmetro digitale ad alta resistenza V7-21A. Le misurazioni devono essere eseguite alla corrente più bassa attraverso il campione, determinata dalla possibilità di misurare basse tensioni. A correnti elevate è possibile il riscaldamento del campione, che distorce i risultati della misurazione. Riducendo la corrente di esercizio si riduce contemporaneamente la modulazione della conducibilità del campione causata dall'iniezione di portatori di carica durante il flusso di corrente.

Il problema principale nella misurazione resistenza elettrica i metodi della sonda è il problema dei contatti. Per i campioni ad alto vuoto, a volte è necessario eseguire la formatura elettrica dei contatti per ottenere basse resistenze di contatto. La formazione dei contatti della sonda di misura viene eseguita applicando brevemente una tensione costante di diverse decine o addirittura centinaia di volt alla sonda di misura.

Ordine di lavoro

1. Familiarizzare con la descrizione dei dispositivi necessari per eseguire il lavoro. Montare lo schema del dispositivo di misurazione secondo la fig. 3. Quando si collegano i voltmetri universali V7-21A, prestare attenzione che uno debba funzionare nella modalità di misurazione della tensione, l'altro nella misurazione della corrente. Nel diagramma, sono indicati da icone. " te" e " IO" rispettivamente. Verificare la corretta impostazione degli interruttori di modalità su questi dispositivi.

2. Dopo aver verificato la correttezza dell'assemblaggio dell'impianto di misurazione da parte dell'insegnante o dell'ingegnere, accendere i voltmetri e la sorgente di tensione B7-47.

3. Impostare la tensione della sorgente B7-47 su 5V. Se la tensione e la corrente sul campione cambiano nel tempo, con l'aiuto di insegnanti o di un ingegnere, stampaggio elettrico dei contatti della sonda di misurazione.

4. Eseguire misurazioni della caduta di tensione u+ 23 e u– 23 per diverse direzioni di corrente io 14 . I valori di tensione ottenuti vengono mediati per th, in modo da escludere in questo modo il termo-EMF longitudinale che si forma sul campione a causa del gradiente di temperatura. Inserisci i dati dell'esperimento e i calcoli dei valori di stress nella Tabella 1.

Modulo tabella 1

	carico, A	T,K	io 14, mA	u + 23 , A	u – 23 , A

5. Ripetere le misurazioni a una temperatura del campione diversa. Per fare ciò, è necessario impostare la corrente del riscaldatore della camera termica io carico,= 0,5 A, attendere 5–10 minuti affinché la temperatura del campione si stabilizzi e registrare le letture dello strumento nella Tabella 1. Determinare la temperatura del campione utilizzando la curva di calibrazione presentata nell'Appendice.

6. Allo stesso modo, eseguire misurazioni in sequenza per i valori di corrente del riscaldatore di 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Registrare i risultati di tutte le misurazioni nella Tabella 1.

7. Elaborare i risultati sperimentali ottenuti. Per fare ciò, utilizzando i risultati presentati nella tabella 1, calcolare 10 3 /T , specifica resistenza elettrica campione ad ogni temperatura ρ secondo la formula (6), conducibilità elettrica

logaritmo naturale della conducibilità elettrica ln σ . Registrare tutti i risultati di calcolo nella tabella 2.

Modulo tabella 2

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

8. Costruisci un grafico delle dipendenze. Analizzare l'andamento delle curve, segnare le aree di impurità e conducibilità intrinseca. una breve descrizione del compito impostato nel lavoro;

· diagramma di impostazione della misurazione;

· risultati di misurazioni e calcoli;

· grafico delle dipendenze;

· analisi dei risultati ottenuti;

· conclusioni di lavoro.

domande di prova

1. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Struttura a bande di semiconduttori intrinseci e di impurità. larghezza del gap di banda. Energia di attivazione delle impurità.

2. Meccanismo di conducibilità elettrica di semiconduttori intrinseci ed estrinseci.

3. Dipendenza dalla temperatura della conducibilità elettrica dei semiconduttori intrinseci.

4. Dipendenza dalla temperatura della conducibilità elettrica dei semiconduttori di impurità.

5. Determinazione del band gap e dell'energia di attivazione di un'impurità dalla dipendenza dalla temperatura della conducibilità elettrica.

6. Quattro sonde Metodo di misurazione resistenza elettrica semiconduttori: scopo, vantaggi e svantaggi.

7. Il problema della distribuzione del potenziale del campo elettrico in prossimità della sonda.

8. Derivazione della formula di calcolo (6).

9. Schema e principio di funzionamento dell'impianto sperimentale.

10. Spiegare il grafico di dipendenza ottenuto sperimentalmente, come è stato determinato il gap di banda da questo grafico?

Letteratura

1. Pavlov LP Metodi per misurare i parametri dei materiali semiconduttori: un libro di testo per le università. - M.: Più in alto. scuola., 1987.- 239 p.

2. Lysov V.F. Workshop sulla fisica dei semiconduttori. –M.: Illuminismo, 1976.- 207 p.

3. Epifanov GI, Moma Yu.A. Elettronica a stato solido: tutorial. per studenti universitari. - M.: Più in alto. scuola., 1986.- 304 p.

4. Ch. Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido. - M.: Nauka, 1978. - 792 pag.

5. Shalimova KV Fisica dei semiconduttori: libro di testo per le scuole superiori. - M.: Energia, 1971. - 312 p.

6. Fridrikhov SA, Movnin S.M. Fondamenti fisici della tecnologia elettronica: un libro di testo per le università. - M.: Più in alto. scuola., 1982.- 608 p.

Lavoro di laboratorio 8 Misurare la potenza e il lavoro della corrente in una lampada elettrica Lo scopo del lavoro è imparare a determinare la potenza e il lavoro della corrente in una lampada usando un amperometro, un voltmetro e un orologio Attrezzatura: una batteria, una chiave , una lampada a basso voltaggio su un supporto, un amperometro, un voltmetro, cavi di collegamento, un cronometro.

Teoria Formula per calcolare il lavoro della corrente A= IUt Formula per calcolare la potenza della corrente P= IU o P= Valore Divisione = ___= A dell'amperometro Valore Divisione =___= V del voltmetro P theor. = Teor. io teo. / calcolato dai valori U e I indicati sulla base della lampadina / Schema elettrico

Calcoli: A= P = A teorico. = Teoria P. = Conclusione: Oggi nel lavoro di laboratorio ho imparato a determinare la potenza e il lavoro della corrente nella lampada usando un amperometro, un voltmetro e un cronometro. Calcolato (a) i valori del lavoro della corrente e della potenza della lampadina: A \u003d J R \u003d W (indicare valori sperimentali specifici delle grandezze fisiche). Calcolate anche (a) i valori teorici del lavoro della corrente e della potenza della lampadina: A theor. = teoria JR. \u003d W I valori sperimentali del lavoro e la potenza attuale nella lampada (circa) coincidono con i valori teorici calcolati. Pertanto, durante l'esecuzione del lavoro di laboratorio, sono stati commessi piccoli errori di misurazione. (I valori sperimentali ottenuti del lavoro e la potenza attuale nella lampada non coincidono con i valori teorici calcolati. Pertanto, durante il lavoro di laboratorio sono stati commessi errori di misurazione casuali significativi.)

Lezione 47

Misurazione della velocità di movimento irregolare

Brigata __________________

__________________

Attrezzatura: dispositivo per lo studio del moto rettilineo, treppiede.

Obbiettivo: dimostrare che un corpo che si muove in linea retta su un piano inclinato si muove con accelerazione uniforme e trovare il valore dell'accelerazione.

Nella lezione, durante un esperimento dimostrativo, ci siamo assicurati che se il corpo non tocca il piano inclinato lungo il quale si muove (levitazione magnetica), il suo movimento viene accelerato uniformemente. Ci troviamo di fronte al compito di capire come si muoverà il corpo nel caso in cui scivoli lungo un piano inclinato, ad es. tra la superficie e il corpo c'è una forza di attrito che impedisce il movimento.

Proponiamo un'ipotesi che il corpo scivoli lungo un piano inclinato, anch'esso uniformemente accelerato, e verifichiamola sperimentalmente tracciando la dipendenza della velocità di movimento dal tempo. Con moto uniformemente accelerato, questo grafico è una linea retta che esce dall'origine. Se il grafico che abbiamo costruito, fino all'errore di misura, può essere considerato una retta, allora il movimento sul tratto di percorso indagato può essere considerato uniformemente accelerato. Altrimenti, è un movimento non uniforme più complesso.

Per determinare la velocità nell'ambito della nostra ipotesi, utilizziamo le formule del moto uniformemente variabile. Se il movimento parte da fermo, allora V = A (1), dove un- accelerazione, t- tempo di viaggio V- la velocità del corpo alla volta t. Per un moto uniformemente accelerato senza velocità iniziale, la relazione S = A 2 /2 , dove S- il percorso percorso dal corpo durante il movimento t. Da questa formula un =2 S / t 2 (2) Sostituendo (2) in (1), otteniamo: (3). Quindi, per determinare la velocità del corpo in un dato punto della traiettoria, è sufficiente misurare il suo movimento dal punto di partenza a questo punto e il tempo del movimento.

Calcolo dei limiti di errore. La velocità si trova dall'esperimento mediante misurazioni indirette. Con misurazioni dirette troviamo il percorso e il tempo, quindi secondo la formula (3) la velocità. La formula per determinare il limite di errore di velocità in questo caso è: (4).

Valutazione dei risultati ottenuti. A causa del fatto che ci sono errori nelle misurazioni della distanza e del tempo, i valori della velocità V non giacciono esattamente su una linea retta (Fig. 1, linea nera). Per rispondere alla domanda se il movimento studiato può essere considerato uniformemente accelerato, è necessario calcolare i limiti di errore del cambio di velocità, tracciare questi errori sul grafico per ogni velocità modificata (barre rosse), disegnare un corridoio (linee tratteggiate) ,

Fuori limiti di errore. Se ciò è possibile, allora un tale movimento con un dato errore di misura può essere considerato uniformemente accelerato. La retta (blu) proveniente dall'origine delle coordinate, situata completamente in questo corridoio e passante il più vicino possibile ai valori misurati delle velocità è la desiderata dipendenza della velocità dal tempo: V = at. Per determinare l'accelerazione, devi prendere un punto arbitrario sul grafico e dividere il valore della velocità in questo punto V 0 per il tempo in esso t 0: a=V 0 / t 0 (5).

Processo lavorativo:

1. Montiamo l'installazione per determinare la velocità. Fissiamo il binario di guida ad un'altezza di 18-20 cm Posizioniamo il carrello nella parte superiore del binario e posizioniamo il sensore in modo che il cronometro si accenda nel momento in cui il carrello inizia a muoversi. Il secondo sensore sarà posizionato in sequenza approssimativamente a distanze: 10, 20, 30, 40 cm per 4 esperimenti. I dati vengono inseriti in una tabella.

2. Facciamo 6 partenze del carrello per ogni posizione del secondo sensore, inserendo ogni volta le letture del cronometro nella Tabella. Tavolo

Velocità		Velocità		Velocità		Velocità

3. Calcoliamo il valore medio del tempo di movimento del carrello tra i sensori - t cfr.

4. Sostituendo i valori di s e t cf nella formula (3), determiniamo le velocità nei punti in cui è installato il secondo sensore. I dati vengono inseriti in una tabella.

5. Costruiamo un grafico della dipendenza della velocità del carrello dal tempo.

6

Errore di misurazione del percorso e del tempo:

∆s= 0,002 m, ∆t=0,01 s.

7. Usando la formula (4), troviamo ∆V per ogni valore di velocità. In questo caso, il tempo t nella formula è t cfr.

8. I valori trovati di ∆V sono tracciati sul grafico per ogni punto tracciato.

. Costruiamo un corridoio di errori e vediamo se le velocità calcolate V cadono in esso.

10. Tracciamo una retta V=at nel corridoio degli errori dall'origine delle coordinate e determiniamo il valore dell'accelerazione dal grafico un secondo la formula (5): a=

Conclusione:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laboratorio n. 5

Laboratorio n. 5

Determinazione della potenza ottica e della lunghezza focale di una lente convergente.

Equipaggiamento: righello, due triangoli rettangoli, lente convergente a fuoco lungo, lampadina su supporto con calotta, sorgente di corrente, interruttore, fili di collegamento, schermo, binario di guida.

Parte teorica:

Il modo più semplice per misurare il potere di rifrazione e la lunghezza focale di un obiettivo è utilizzare la formula dell'obiettivo

d è la distanza dall'oggetto all'obiettivo

f è la distanza dall'obiettivo all'immagine

F - lunghezza focale

La potenza ottica dell'obiettivo è chiamata valore

Come oggetto, viene utilizzata una lettera che brilla di luce diffusa nel cappuccio dell'illuminatore. L'immagine reale di questa lettera è ottenuta sullo schermo.

L'immagine è reale invertita ingrandita:

L'immagine è immaginaria ingrandita direttamente:

Avanzamento approssimativo dei lavori:

F=8 cm=0,08 m

F=7 cm=0,07 m

F=9 cm=0,09 m

Lavoro di laboratorio in fisica n. 3

Lavoro di laboratorio in fisica n. 3

Studenti della classe 11 "B"

Alekseeva Maria

Determinazione dell'accelerazione di caduta libera mediante pendolo.

Attrezzatura:

Parte teorica:

Una varietà di gravimetri, in particolare dispositivi a pendolo, vengono utilizzati per misurare l'accelerazione della caduta libera. Con il loro aiuto è possibile misurare l'accelerazione di caduta libera con un errore assoluto dell'ordine di 10 -5 m/s 2 .

Il lavoro utilizza il più semplice dispositivo a pendolo: una palla su un filo. Per sfere di piccole dimensioni rispetto alla lunghezza del filo e piccole deviazioni dalla posizione di equilibrio, il periodo di oscillazione è uguale a

Per aumentare la precisione della misura del periodo, è necessario misurare il tempo t di un numero residualmente elevato N di oscillazioni complete del pendolo. Poi il periodo

E l'accelerazione di caduta libera può essere calcolata con la formula

Condurre un esperimento:

Posiziona un treppiede sul bordo del tavolo.

Alla sua estremità superiore, rinforza l'anello con un accoppiamento e appendi una palla su un filo. La palla dovrebbe essere appesa a una distanza di 1-2 cm dal pavimento.

Misurare la lunghezza l del pendolo con un nastro.

Eccitate le oscillazioni del pendolo deviando la pallina di lato di 5-8 cm e rilasciandola.

Misurare il tempo t 50 delle oscillazioni del pendolo in diversi esperimenti e calcolare t cf:

Calcola l'errore medio assoluto della misurazione del tempo e inserisci i risultati in una tabella.

Calcola l'accelerazione di caduta libera usando la formula

Determinare l'errore relativo della misurazione del tempo.

Determinare l'errore relativo nella misurazione della lunghezza del pendolo

Calcolare l'errore di misura relativo g utilizzando la formula

Conclusione: si scopre che l'accelerazione della caduta libera, misurata con un pendolo, è approssimativamente uguale all'accelerazione tabulare della caduta libera (g \u003d 9,81 m / s 2) con una lunghezza del filo di 1 metro.

Alekseeva Maria, studentessa della classe 11 “B”. palestra n. 201, Mosca

Insegnante di fisica della palestra n. 201 Lvovsky M.B.

Laboratorio n. 4

Laboratorio n. 4

Misura dell'indice di rifrazione del vetro

alunni dell'undicesimo grado "B" Alekseeva Maria.

Obbiettivo: misurazione dell'indice di rifrazione di una lastra di vetro a forma di trapezio.

Parte teorica: l'indice di rifrazione del vetro rispetto all'aria è determinato dalla formula:

Tabella di calcolo:

Calcoli:

n pr1= AE1 / DC1 =34mm/22mm=1.5

n pr2= AE2 / DC2 =22mm/14mm=1.55

Conclusione: Dopo aver determinato l'indice di rifrazione del vetro, possiamo dimostrare che questo valore non dipende dall'angolo di incidenza.

Laboratorio n. 6

Lavoro di laboratorio №6.

Misurazione di un'onda luminosa.

Equipaggiamento: reticolo di diffrazione con un periodo di 1/100 mm o 1/50 mm.

Schema di installazione:

1. Titolare.

2. Schermo nero.

   Divario verticale stretto.

Scopo del lavoro: determinazione sperimentale di un'onda luminosa mediante reticolo di diffrazione.

Parte teorica:

Un reticolo di diffrazione è un insieme di un gran numero di fessure molto strette separate da spazi opachi.

Fonte

La lunghezza d'onda è determinata dalla formula:

Dove d è il periodo del reticolo

k è l'ordine dello spettro

L'angolo a cui viene osservata la luce massima

Equazione del reticolo di diffrazione:

Poiché gli angoli ai quali si osservano i massimi del 1° e 2° ordine non superano 5, si possono usare le loro tangenti al posto dei seni degli angoli.

Quindi,

Distanza un contato lungo il righello dalla griglia allo schermo, la distanza b– sullo schermo scala dalla fenditura alla linea selezionata dello spettro.

La formula finale per determinare la lunghezza d'onda è

In questo lavoro, l'errore di misura delle lunghezze d'onda non è stimato a causa di alcune incertezze nella scelta della parte centrale dello spettro.

Avanzamento approssimativo dei lavori:

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

(Colore rosso)

d è il periodo del reticolo

Conclusione: dopo aver misurato sperimentalmente la lunghezza d'onda della luce rossa utilizzando un reticolo di diffrazione, siamo giunti alla conclusione che consente di misurare in modo molto accurato le lunghezze d'onda delle onde luminose.

Lezione 43

Lezione 43

Misurazione dell'accelerazione corporea

Brigata ____________________

____________________

Scopo dello studio: misurare l'accelerazione della barra lungo uno scivolo inclinato rettilineo.

Dispositivi e materiali: treppiede, binario di guida, carrello, pesi, sensori di tempo, cronometro elettronico, pad in gommapiuma.

Giustificazione teorica del lavoro:

Determinare l'accelerazione del corpo secondo la formula: , dove v 1 e v 2 sono le velocità istantanee del corpo nei punti 1 e 2, misurate rispettivamente ai tempi t 1 e t 2 . Per l'asse X, selezionare il righello posizionato lungo la guida.

Processo lavorativo:

1. Selezioniamo due punti x 1 e x 2 sul righello, in cui misureremo le velocità istantanee e inseriremo le loro coordinate nella Tabella 1.

Tabella 1.

Punti sull'asse X per misurare la velocità istantanea		Δx 1 \u003d x ' 1 - x 1 Δх 1 = cm				Δx 2 \u003d x ' 2 - x 2 Δх 2 = cm
Definizione degli intervalli di tempo	Δt 1 \u003d t ' 1 - t 1 Δ t 1 = c			Δt 2 \u003d t ' 2 - t 2 Δ t 2 = c
Determinazione della velocità istantanea	v 1 \u003d Δx 1 / Δt 1 v 1 = SM		v 2 \u003d Δx 2 / Δt 2 v 2 = SM		Δ v= SM
Determinazione dell'intervallo di tempo tra i punti di misura della velocità	Δ t= con
Determinazione dell'accelerazione del carrello

2. Selezionare sui punti del righello x ' 1 e x ' 2 i punti finali degli intervalli per misurare le velocità istantanee e calcolare le lunghezze dei segmenti Δх 1 e Δх 2 .

3. Installare prima i sensori di misurazione del tempo nei punti x 1 e x ' 1, avviare il carrello e registrare l'intervallo di tempo misurato per il passaggio del carrello tra i sensori Δ t 1 al tavolo.

4. Ripetere la misurazione per l'intervallo Δ t 2 , il tempo durante il quale il carrello passa tra i punti x 2 e x ' 2, impostando i sensori in questi punti e avviando il carrello. I dati verranno inseriti anche in una tabella.

5. Determinare le velocità istantanee v 1 ev 2 nei punti x 1 e x 2, nonché una variazione di velocità tra i punti Δ v, i dati vengono inseriti in una tabella.

6. Definire l'intervallo di tempo Δ t\u003d t 2 - t 1, che il carrello impiegherà a superare il segmento tra i punti x 1 e x 2. Per fare ciò, posizioniamo i sensori nei punti x 1 e x 2 e avvieremo il carrello. Il tempo indicato dal cronometro viene inserito nella tabella.

7. Calcolare l'accelerazione del carrello un secondo la formula. Mettiamo il risultato nell'ultima riga della tabella.

8. Concludiamo con che tipo di movimento abbiamo a che fare.

Conclusione: ___________________________________________________________

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9. Smontiamo con cura l'installazione, consegniamo il lavoro e lasciamo la classe con un senso di realizzazione e dignità.

Lavoro di laboratorio in fisica №7

Alunni dell'undicesimo grado "B" Sadykova Maria

Osservazione di spettri continui e lineari.

Attrezzatura: proiettore, tubi spettrali con idrogeno, neon o elio, induttore ad alta tensione, alimentatore, treppiede, cavi di collegamento, lastra di vetro con bordi smussati.

Obbiettivo: con l'attrezzatura necessaria, osservare (sperimentalmente) lo spettro continuo, neon, elio o idrogeno.

Processo lavorativo:

Posizioniamo il piatto orizzontalmente davanti all'occhio. Attraverso i bordi osserviamo sullo schermo l'immagine della fenditura scorrevole dell'apparato di proiezione. Vediamo i colori primari dello spettro continuo risultante nel seguente ordine: viola, blu, ciano, verde, giallo, arancione, rosso.

Questo spettro è continuo. Ciò significa che tutte le lunghezze d'onda sono rappresentate nello spettro. Pertanto, abbiamo scoperto che gli spettri continui danno corpi allo stato solido o liquido, nonché gas altamente compressi.

Vediamo molte linee colorate separate da larghe strisce scure. La presenza di uno spettro lineare significa che la sostanza emette luce solo di una certa lunghezza d'onda.

Spettro dell'idrogeno: viola, blu, verde, arancione.

La più brillante è la linea arancione dello spettro.

Spettro dell'elio: blu, verde, giallo, rosso.

La più brillante è la linea gialla.

Sulla base della nostra esperienza, possiamo concludere che gli spettri di linea forniscono tutte le sostanze allo stato gassoso. In questo caso, la luce è emessa da atomi che praticamente non interagiscono tra loro. Gli atomi isolati emettono lunghezze d'onda rigorosamente definite.

Lezione 37

Lezione42 . Lavoro di laboratorio №5.

La dipendenza della forza dell'elettromagnete dalla forza della corrente

brigata ___________________

___________________

Obbiettivo: Determinare la relazione tra la forza della corrente che scorre attraverso la bobina di un elettromagnete e la forza con cui l'elettromagnete attrae oggetti metallici.

Dispositivi e materiali: bobina centrale, amperometro, resistenza variabile (reostato), dinamometro, alimentatore, chiodo, fili di collegamento, chiave inglese, treppiede con supporto, supporto in metallo per parti magnetiche.

X opera di:

1. Assemblare l'impianto mostrato in figura. Fissare la linguetta del supporto alla parte superiore del treppiede. Fissare la parte superiore del dinamometro nel supporto come mostrato. Lega un filo all'unghia in modo che entri nella rientranza all'estremità affilata dell'unghia e non si stacchi. Sul lato opposto del filo, fare un cappio e appendere il chiodo al gancio del dinamometro.

Registrare le letture del dinamometro. Questo è il peso dell'unghia, ti servirà per misurare la forza del magnete:

3. Assemblare il circuito elettrico mostrato in figura. Non accendere l'alimentazione finché l'insegnante non ha verificato il corretto montaggio.

4. Chiudere la chiave e, ruotando il reostato dalla posizione massima sinistra alla posizione massima destra, determinare l'intervallo di variazione della corrente del circuito.

La corrente cambia da ___A a ____A.

5. Selezionare tre valori correnti, il massimo e due più piccoli, ed entrare

Li nella seconda colonna della tabella. Condurrai tre esperimenti con ciascun valore corrente.

6. Chiudere il circuito e impostare l'amperometro con reostato sul primo valore di corrente scelto.

7. Toccare il nucleo della bobina con la testa del chiodo appeso al dinamometro. L'unghia si è attaccata al centro. Abbassare la bobina verticalmente verso il basso e seguire le letture del dinamometro. Prendere nota della lettura del dinamometro al momento della rottura della bobina ed inserirla nella colonna F 1 .

8. Ripetere l'esperimento altre due volte con questa forza attuale. Immettere i valori di forza sul dinamometro nel momento in cui il chiodo viene strappato nelle colonne F 2 e F 3. Possono differire leggermente dal primo a causa dell'imprecisione della misurazione. Trova la forza magnetica media della bobina usando la formula F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 e inserisci la colonna "Forza media".

9. Il dinamometro mostrava un valore di forza pari alla somma del peso del chiodo e della forza magnetica della bobina: F = P + F M . Quindi la forza della bobina è F M \u003d F - P. Sottrarre il peso del chiodo P da F cp e scrivere il risultato nella colonna "Forza magnetica".

Numero	Attuale I, A	Letture del dinamometro F, N			Forza media F cp , N	Forza magnetica FM , N

10. Ripetere gli esperimenti due volte con altre correnti e riempire le restanti celle della tabella.

I,A 1. Tracciare la forza magnetica F M dalla forza attuale io.

velocità Attrezzatura ... laboratoriolavoro Nuovo laboratorioLavoro Tema 4 laboratorioLavoro №6. Misurazione naturale...

Lavoro di ricerca Avdeeva sull'introduzione dell'ecologia

Estratto della tesi

Giudizi velocità flusso d'acqua da trattenere misurazionivelocità correnti d'acqua Attrezzatura: ... officina, il Lezioni Geografia Grado 7 come laboratoriolavoro“Lo studio delle... automobili si distingue per un significativo irregolarità nello spazio e nel tempo...