Cel– wyznaczenie momentu bezwładności ciała metodą drgań skrętnych.

Urządzenia i materiały: instalacja pomiarowa, komplet korpusów, stoper.

Opis instalacji i metody pomiaru

Stanowisko pomiarowe to okrągły krążek zawieszony na elastycznym przewodzie stalowym i przeznaczony do przyjmowania ciał, których moment bezwładności należy określić (rys. 8.1).

Ryż. 8.1

Urządzenie jest centrowane za pomocą dwóch ruchomych ciężarków zamocowanych na dysku. Obracając tarczę urządzenia pod pewnym kątem wokół osi pionowej, stalowe zawieszenie jest skręcone.

Gdy ciało obraca się o kąt , drut skręca się i powstaje moment sił M dążenie do przywrócenia ciała do pozycji równowagi. Doświadczenie pokazuje, że w dość szerokim zakresie moment sił M proporcjonalna do kąta skrętu  , tj.
(porównaj: siła sprężystości)
). Dysk zostaje zwolniony, co pozwala na wykonywanie drgań skrętnych. Okres drgań skrętnych jest określony przez wyrażenie
, gdzie f– moduł skręcania; J jest momentem bezwładności układu oscylacyjnego.

Na instrument
. (8.1)

Równość (8.1) zawiera dwie nieznane wielkości f oraz J itp. Dlatego konieczne jest powtórzenie eksperymentu po umieszczeniu na dysku nastawczym ciała odniesienia o znanym momencie bezwładności. Jako standard przyjmuje się walec pełny, którego moment bezwładności wynosi J ten .

Po wyznaczeniu nowego okresu drgań urządzenia za pomocą wzorca układamy równanie podobne do równania (8.1):

. (8.2)

Rozwiązując układ równań (8.1) i (8.2), wyznaczamy moduł skręcania f i moment bezwładności urządzenia J itp z tą pozycją ładunku. (Wyprowadzenie wzorów obliczeniowych dla f oraz J itp zrób to sam w ramach przygotowań do pracy w laboratorium i uwzględnij to w raporcie). Po usunięciu wzorca na tarczę urządzenia umieszcza się korpus, którego moment bezwładności względem osi urządzenia należy określić. Instalacja jest wyśrodkowana i ponownie wyznaczany jest okres drgań skrętnych T 2 , co w tym przypadku można zapisać jako

. (8.3)

Porozumiewawczy oraz f, obliczyć moment bezwładności ciała względem osi urządzenia na podstawie wzoru (8.3).

Dane wszystkich pomiarów i obliczeń wprowadza się do tabeli. 8.1.

Tabela 8.1

Zmierzone i obliczone wielkości do wyznaczenia momentu bezwładności metodą drgań skrętnych

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

Zadanie 1. Wyznaczenie okresów drgań skrętnych urządzenia, urządzenia z wzorcem, urządzenia z korpusem

1. Zmierz czas stoperem t itp 20-30 pełnych wibracji urządzenia i określ
.

2. Powtórz eksperyment 5 razy i określ < T itp > .

3. Umieść wzorzec na dysku urządzenia i analogicznie określ < T 1 >.

4. Umieść korpus na dysku urządzenia, wyśrodkuj instalację, określ < T 2 > .

Zapisz wyniki pomiarów w tabeli. 8.1

Praca laboratoryjna №8.

„Pomiar odchyłek średnicy i kształtu powierzchni otworu za pomocą wskaźnika wewnątrz sprawdzianu”.

Cel pracy: Opanowanie metod pomiaru suwmiarką wskaźnikową

średnice otworów i odchyłki kształtu otworów.

Zadanie: Zmierzyć odchyłki średnicy i kształtu powierzchni

otwory w elementach tulejowych z suwmiarką.

Wyposażenie: Suwmiarka wskaźnikowa z głowicą.

Miary końcowe długości (KMD).

Akcesoria do KMD.

Szczegóły dotyczące typu tulei i jej rysunku.

1. Część teoretyczna

Pomiary otworów są dopuszczalne, jeśli ≤ tj. błąd graniczny pomiaru głowicy jest mniejszy od dopuszczalnego błędu pomiaru otworu.

2. Suwmiarka wskaźnika.

Podstawą suwmiarki wskaźnikowej jest rurka 4 (rys. 1) z uchwytem termoizolacyjnym 6. Górny otwór rurki z zaciskiem 8 służy do montażu tulei głowicy pomiarowej lub czujnika zegarowego.

W dolnej części rurki znajduje się wewnętrzna głowica miernika, składająca się z korpusu 9, mostka centrującego 11 oraz prętów-końcówek - ruchomych 1 i sztywnych 10. Ruch końcówki 1 przez dźwignię 2, trzon 3 a ślimak 5 jest przenoszony do głowicy pomiarowej. Mostek centrujący 2 ustawia oś pomiaru sprawdzianu wewnętrznego (oś końcówki a1 i 10) tak, aby pokrywała się ze średnicą otworu mierzonej części (rys. 2)

Podczas pomiaru należy potrząsnąć sprawdzianem wewnętrznym w płaszczyźnie osiowej w przekroju podłużnym i znaleźć minimalne położenie wzdłuż strzałki głowicy pomiarowej, tj. prostopadle do obu generatorów otworu.

Sprawdziany wewnętrzne z mostkiem centrującym produkowane są w zakresie pomiarowym: mm: 6…10; 10…18; 18…50; 50…100; 100…160; 160…250; 250…450; 450…700; 700…1000.

Do pomiaru otworów o małych średnicach można stosować sprawdziany wewnętrzne z wkładkami kulkowymi (rys. 3) wkładki kulkowe mają zakresy: mm: 3 ... 6; 6…10; 10…18.

Do ustawienia wskaźnika wewnątrz mierników na „0” stosuje się pierścienie regulacyjne lub zestawy przymiarów krańcowych (KMD) i ścianki boczne. Blok KMD jest wybierany i instalowany w uchwycie wraz ze ścianami bocznymi. Operacja po ustawieniu na „0” jest taka sama, jak podczas pomiaru przedmiotu obrabianego.

2.1 Głowica pomiarowa.

Głowica pomiarowa przekształca małe ruchy końcówki pomiarowej w duże ruchy wskazówki urządzenia raportującego.

Rysunek 4 przedstawia wskaźnik zegarowy. Pręt pomiarowy 1 wskaźnika posiada szynę, która sprzęga się z kołem zębatym 5 i przenosi ruch na rurkę 9 oraz strzałki 8 przez koło zębate 9. Aby ustawić go na „0”, okrągła podziałka tarczy obraca się wraz z obręczą 2. Strzałka 6 pokazuje liczbę zwojów strzałki 8.

Czujniki zegarowe mają średnicę tulei 8 mm, skok pręta pomiarowego 2; 5 lub 10mm i cena podziału 0,01mm.

W głowicach pomiarowych z zębami dźwigniowymi ruch końcówki pomiarowej (obroty) poprzez układ dźwigni jest przenoszony na sektor przekładni, który obraca koło zębate i strzałkę znajdującą się na osi koła. Głowice mają wartość podziału 0,001 mm i 0,002 mm, zakres pomiarowy ± 0,05 mm ... 5 mm (wieloobrotowy).

2.2 Przygotowanie do pomiaru.

1. Zamocuj głowicę pomiarową w rurce pomiarowej. W tym celu należy włożyć tuleję głowicy pomiarowej w otwór rurki tak, aby kulka końcówki pomiarowej dotykała końca pręta a skala tarczy była przekręcona w bok z mostkiem centrującym i zabezpieczyć głowicę pomiarową za pomocą zacisk, a strzałka powinna wykonać pełny obrót. Jednocześnie konieczne jest zachowanie swobody ruchu pręta pomiarowego głowicy.

2. Wybierz blok CMD zgodnie z nominalnym rozmiarem otworu i zamocuj go między bokami w uchwycie CMD. Wstępne przetarcie płytek i ścian bocznych benzyną. Wytrzyj zwietrzałą powierzchnię otworu czystą szmatką.

3. sprawdzić zgodność granic pomiarowych sprawdzianu wewnętrznego z rozmiarem otworu pomiarowego. Jeśli nie pasują, należy wymienić wymienny pręt pomiarowy lub dobrać zestaw przedłużek i podkładek do sztywnego pręta kompozytowego (w zależności od typu miernika wewnętrznego).

2.3 Ustawienie wskaźnika wewnętrznego na „0”.

1. Chwyć ogranicznik wewnętrzny za uchwyt termoizolacyjny i włóż ogranicznik głębokości między boki.

2. Obserwując strzałkę głowicy i przesuwając miernik wewnętrzny pomiędzy bokami poprzez kołysanie i obracanie wokół osi rurki (patrz schemat), ustaw miernik wewnętrzny w pozycji odpowiadającej najmniejszej odległości pomiędzy powierzchniami pomiarowymi boków . W takim przypadku strzałka dotrze do najdalszego podziału * (zgodnie z ruchem wskazówek zegara) i zawróci. W przypadku obu rodzajów ruchu (bujanie i obracanie) ten podział musi być taki sam.

3. Zapamiętaj ten podział, zdejmij zacisk ze ścianek bocznych i obróć skalę do zaznaczonej pozycji z obrzeżem tarczy (lub śrubą nastawczą na „0”).

4. Sprawdź ustawienie na „0”. We właściwej pozycji igła wskaźnika powinna wskazywać 0.

2.4 Pomiar średnicy otworu.

1. Prawą ręką chwyć suwmiarkę za uchwyt termoizolacyjny i trzymając część lewą ręką, włóż suwmiarkę do otworu mierzonej części głowicą pomiarową do góry i skalą do siebie. W tym celu należy wsunąć na płytką głębokość ruchomy pręt z mostkiem, przechylając przymiar wewnętrzny, a następnie wyprostować go tak, aby sztywny pręt opierał się o przeciwległą ścianę otworu.

2. Przesuń suwmiarkę do żądanej sekcji i potrząsając nią w płaszczyźnie pionowej od siebie – do siebie, zwróć uwagę na najdalszy podział skali, do którego sięga strzałka.

Odchylenie strzałki w prawo od „0” oznacza zmniejszenie średnicy otworu i znak „-”, a odchylenie w lewo oznacza zmniejszenie średnicy i znak „+”.

4. Wziąć odczyt z suwmiarki, uwzględniając podział skali głowy i znaku, i zapisać go w tabeli referencyjnej. Pomiary należy wykonać dla każdego odcinka w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach.

Ryż. 1Zacisk wskaźnika

Ryż. 4 Wskaźnik wybierania

3. Wyniki pomiarów.

1. Uwzględniając nominalny rozmiar bloku KMD, oblicz rzeczywiste wymiary części.

2. Porównaj wymiary części z dopuszczalnymi wymiarami granicznymi i wyciągnij wniosek na temat przydatności części.

Po rozważeniu wymiarów części według sekcji, określ odchylenia kształtu części od cylindryczności.

3.Wypełnij raport z pracy.

Po sprawdzeniu wyników pomiarów przez prowadzącego, suwmiarkę, głowicę, KMD i akcesoria wytrzyj do nich suchą szmatką i włóż do pokrowców. Uporządkuj miejsce pracy.

MINISTERSTWO EDUKACJI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

SYBERYJSKA PAŃSTWOWA UNIWERSYTET LOTNICZY

nazwany na cześć akademika M.F. Reszetniew

Wydział Fizyki Technicznej

Laboratorium nr 8

METODA CZTEROSOBNIKOWA POMIARU REZYSTANCJI PÓŁPRZEWODNIKÓW

Wytyczne wykonywania prac laboratoryjnych na kursie „Elektronika półprzewodnikowa”

Opracował: Parshin A.S.

Krasnojarsk 2003

Praca laboratoryjna №8. Czterosondowa metoda pomiaru rezystancji półprzewodników1

Teoria metod . 1

Zestaw doświadczalny . 3

Porządek pracy .. 5

Wymagania dotyczące formatowania raportów . 7

pytania testowe .. 7

Literatura . 7

Praca laboratoryjna №8. Cztery sondymetoda pomiaru rezystancji półprzewodnikowej

Cel: badanie zależności temperaturowej specyfiku opór elektryczny półprzewodnik metodą czterosondową, wyznaczanie przerwy energetycznej półprzewodnika.

Teoria metod

Cztery sondy najpopularniejsza jest metoda pomiaru rezystywności półprzewodników. Zaletą tej metody jest to, że jej zastosowanie nie wymaga tworzenia styków omowych z próbką, możliwy jest pomiar rezystywności próbek o najróżniejszych kształtach i rozmiarach. Warunkiem jego zastosowania pod względem kształtu próbki jest obecność płaskiej powierzchni, której wymiary liniowe przekraczają wymiary liniowe układu sondy.

Obwód pomiaru rezystancji metodą czterosondową pokazano na ryc. 1. Cztery metalowe sondy o małej powierzchni styku umieszcza się wzdłuż linii prostej na płaskiej powierzchni próbki. Odległości między sondami s 1 , s2 oraz s3 . Poprzez sondy zewnętrzne 1 oraz 4 przekazać prąd elektryczny ja 14 , na sondach wewnętrznych 2 oraz 3 zmierzyć różnicę potencjałów U 23 . Według zmierzonych wartości ja 14 oraz U 23 można określić rezystywność półprzewodnika.

Aby znaleźć wzór do obliczania rezystywności, najpierw rozważmy problem rozkładu potencjałów wokół oddzielnej sondy punktowej (rys. 2). Aby rozwiązać ten problem, konieczne jest zapisanie równania Laplace'a w sferycznym układzie współrzędnych, ponieważ rozkład potencjału ma symetrię sferyczną:

.(1)

Rozwiązanie równania (1) pod warunkiem, że potencjał przy r=0 dodatni, dąży do zera, w bardzo dużym stopniu r ma następującą formę

Stała całkowania Z można obliczyć z warunku natężenia pola elektrycznego mi w pewnej odległości od sondy r=r0 :

.

Ponieważ gęstość prądu płynącego przez półkulę o promieniu r0 , j =I/(2πr0 2) i zgodnie z prawem Ohma j =mi/ρ , następnie mi(r0)=ja ρ / (2π r0 2).

Zatem

Jeśli promień kontaktu r1 , to potencjał jego końcówki

Oczywistym jest, że potencjał na próbce w miejscu jej kontaktu z sondą ma taką samą wartość. Ze wzoru (3) wynika, że ​​główny spadek napięcia występuje w rejonie bliskiego kontaktu, a zatem wartość prądu przepływającego przez próbkę jest określona przez rezystancję rejonu bliskiego kontaktu. Długość tego obszaru jest tym mniejsza, im mniejszy jest promień sondy.

Potencjał elektryczny w dowolnym punkcie próbki można znaleźć jako algebraiczną sumę potencjałów wytworzonych w tym punkcie przez prąd każdej sondy. Dla prądu płynącego do próbki potencjał jest dodatni, a dla prądu wypływającego z próbki ujemny. Dla układu sond pokazanego na ryc. 1, potencjały sond pomiarowych 2 oraz 3

;

.

Różnica potencjałów między stykami pomiarowymi 2 oraz 3

Stąd rezystywność próbki

.(5)

Jeśli odległości między sondami są takie same, tj. s 1 = s 2 = s 3 = s , następnie

Tak więc, aby zmierzyć specyficzny opór elektryczny próbka metodą czterosondową wystarczy zmierzyć odległość między sondami s , spadek napięcia U 23 na sondach pomiarowych i prąd przepływający przez próbkę ja 14 .

Zestaw doświadczalny

Stanowisko pomiarowe realizowane jest w oparciu o uniwersalne stanowisko laboratoryjne. W tej pracy laboratoryjnej wykorzystywane są następujące urządzenia i sprzęt:

1. Komora grzewcza z próbką i głowicą pomiarową;

2. Źródło prądu stałego TES-41;

3. Źródło napięcia stałego B5-47;

4. Uniwersalne woltomierze cyfrowe V7-21A;

5. Podłączanie przewodów.

Schemat blokowy układu doświadczalnego pokazano na ryc. 3.

Próbkę umieszcza się na stopniu pomiarowym komory cieplnej. Głowica pomiarowa jest dociskana mechanizmem sprężynowym manipulatora do płaskiej, wypolerowanej powierzchni próbki. Wewnątrz stołu pomiarowego znajduje się grzałka, która jest zasilana ze stabilizowanego źródła prądu stałego TES-41, pracującego w trybie stabilizacji prądu. Temperatura próbki jest kontrolowana przez termoparę lub odporność termiczna. Aby przyspieszyć proces pomiaru można skorzystać z przedstawionych w załączniku stopniowanych krzywych, które pozwalają na wyznaczenie temperatury próbki z prądu grzałki. Wartość prądu grzałki jest mierzona amperomierzem wbudowanym w źródło prądu.

Prąd przez kontakty 1 oraz 4 jest tworzony za pomocą regulowanego stabilizowanego źródła prądu stałego B7-47 i sterowany przez uniwersalne urządzenie cyfrowe V7-21A, włączane w trybie amperomierza. Napięcie występujące między sondami pomiarowymi 2 i 3 jest rejestrowane przez woltomierz cyfrowy o wysokiej rezystancji V7-21A. Pomiary muszą być wykonywane przy najmniejszym prądzie płynącym przez próbkę, zdeterminowanym możliwością pomiaru niskich napięć. Przy dużych prądach możliwe jest nagrzewanie próbki, co zniekształca wyniki pomiarów. Zmniejszenie prądu roboczego jednocześnie zmniejsza modulację przewodności próbki spowodowaną wtryskiem nośników ładunku podczas przepływu prądu.

Główny problem w pomiarach opór elektryczny metody sondowania to problem styków. W przypadku próbek o wysokiej próżni czasami konieczne jest wykonanie elektrycznego formowania styków w celu uzyskania niskich rezystancji styku. Formowanie styków sondy pomiarowej odbywa się poprzez krótkotrwałe przyłożenie do sondy pomiarowej stałego napięcia kilkudziesięciu lub nawet setek woltów.

Porządek pracy

1. Zapoznaj się z opisem urządzeń niezbędnych do wykonania pracy. Zmontuj schemat układu pomiarowego zgodnie z ryc. 3. Przy podłączaniu woltomierzy uniwersalnych V7-21A należy zwrócić uwagę, aby jeden pracował w trybie pomiaru napięcia, a drugi - w pomiarze prądu. Na schemacie są one oznaczone ikonami. " U" oraz " I" odpowiednio. Sprawdź prawidłowe ustawienie przełączników trybu na tych urządzeniach.

2. Po sprawdzeniu poprawności montażu instalacji pomiarowej przez prowadzącego lub inżyniera należy włączyć woltomierze i źródło napięcia B7-47.

3. Ustaw napięcie źródła B7-47 na 5V. Jeżeli napięcie i prąd na próbce zmienia się w czasie, to z pomocą nauczyciela lub inżyniera formujemy elektrycznie styki sondy pomiarowej.

4. Przeprowadź pomiary spadku napięcia U+ 23 i U– 23 dla różnych kierunków prądowych ja 14 . Uzyskane wartości napięć uśrednia się dla th, aby w ten sposób wykluczyć podłużną termo-EMF powstającą na próbce w wyniku gradientu temperatury. Wprowadź dane eksperymentu i obliczenia wartości naprężeń w tabeli 1.

Formularz tabeli 1

	ładuję, A	T,K	ja 14, mA	U + 23 , W	U – 23 , W

5. Powtórz pomiary przy innej temperaturze próbki. Aby to zrobić, musisz ustawić prąd grzałki komory termicznej I Załaduj,= 0,5 A, odczekaj 5–10 minut, aż temperatura próbki się ustabilizuje i zapisz odczyty przyrządu w Tabeli 1. Określ temperaturę próbki, korzystając z krzywej kalibracji przedstawionej w Dodatku.

6. Podobnie wykonaj pomiary sekwencyjnie dla wartości prądu grzałki 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Zapisz wyniki wszystkich pomiarów w Tabeli 1.

7. Przetworzyć otrzymane wyniki eksperymentalne. W tym celu, korzystając z wyników przedstawionych w tabeli 1, obliczyć 10 3 /T , konkretny opór elektryczny próbka w każdej temperaturze ρ zgodnie ze wzorem (6) przewodność elektryczna

logarytm naturalny przewodności elektrycznej ja σ . Zapisz wszystkie wyniki obliczeń w Tabeli 2.

Formularz tabeli 2

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

8. Zbuduj wykres zależności. Przeanalizuj przebieg krzywych, zaznacz obszary zanieczyszczeń i przewodności samoistne. krótki opis zadania postawionego w pracy;

· schemat konfiguracji pomiarowej;

· wyniki pomiarów i obliczeń;

· wykres zależności;

· analiza uzyskanych wyników;

· wnioski z pracy.

pytania testowe

1. Półprzewodniki samoistne i zewnętrzne. Struktura pasmowa półprzewodników samoistnych i domieszkowych. szerokość pasma zabronionego. Energia aktywacji zanieczyszczeń.

2. Mechanizm przewodnictwa elektrycznego półprzewodników samoistnych i zewnętrznych.

3. Zależność przewodnictwa elektrycznego półprzewodników samoistnych od temperatury.

4. Zależność przewodnictwa elektrycznego półprzewodników domieszkowych od temperatury.

5. Wyznaczanie pasma wzbronionego i energii aktywacji domieszki na podstawie temperaturowej zależności przewodnictwa elektrycznego.

6. Cztery sondy Metoda pomiaru opór elektryczny półprzewodniki: zakres, zalety i wady.

7. Problem rozkładu potencjału pola elektrycznego w pobliżu sondy.

8. Wyprowadzenie wzoru obliczeniowego (6).

9. Schemat i zasada działania układu doświadczalnego.

10. Wyjaśnij uzyskany eksperymentalnie wykres zależności, w jaki sposób wyznaczono przerwę wzbronioną na podstawie tego wykresu?

Literatura

1. Pawłow L.P. Metody pomiaru parametrów materiałów półprzewodnikowych: Podręcznik dla uczelni. - M.: Wyższe. szkoła., 1987.- 239 s.

2. Łysow V.F. Warsztaty z fizyki półprzewodników. –M.: Oświecenie, 1976.-207 s.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Elektronika półprzewodnikowa: samouczek. dla studentów. - M.: Wyższe. szkoła., 1986.- 304 s.

4. Ch.Kittel, Wprowadzenie do fizyki ciała stałego. - M.: Nauka, 1978. - 792 s.

5. Shalimova K.V. Fizyka półprzewodników: Podręcznik dla szkół średnich. - M .: Energia, 1971. - 312 s.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fizyczne podstawy technologii elektronicznej: Podręcznik dla uniwersytetów. - M.: Wyższe. szkoła ., 1982. - 608 s.

Praca laboratoryjna 8 Pomiar mocy i pracy prądu w lampie elektrycznej Celem pracy jest nauka wyznaczania mocy i pracy prądu w lampie za pomocą amperomierza, woltomierza i zegara Wyposażenie – bateria, kluczyk , lampka niskonapięciowa na statywie, amperomierz, woltomierz, przewody połączeniowe, stoper.

Teoria Wzór na obliczenie pracy prądu A= IUt Wzór na obliczenie mocy prądu P= IU lub P= wartość podziału = ___= A amperomierza wartość podziału =___= V woltomierza P teoria. =U teoria. Ja teorię. / obliczona z wartości U i I wskazanych na podstawie żarówki / Schemat obwodu elektrycznego

Obliczenia: A= P = A teoria. = teoria P. = Wniosek: Dzisiaj w pracy laboratoryjnej nauczyłem się wyznaczać moc i pracę prądu w lampie za pomocą amperomierza, woltomierza i stopera. Obliczone (a) wartości pracy prądu i mocy żarówki: A \u003d J R \u003d W (wskazać konkretne wartości eksperymentalne wielkości fizycznych). Obliczono również (a) teoretyczne wartości pracy prądu i mocy żarówki: Teoria. = teoria JR. \u003d W Wartości eksperymentalne pracy i aktualna moc lampy (w przybliżeniu) pokrywają się z obliczonymi wartościami teoretycznymi. Dlatego podczas wykonywania prac laboratoryjnych popełniono niewielkie błędy pomiarowe. (Uzyskane eksperymentalne wartości pracy i mocy prądu w lampie nie pokrywają się z obliczonymi wartościami teoretycznymi. W związku z tym podczas pracy laboratoryjnej popełniono istotne losowe błędy pomiarowe.)

Lekcja 47

Pomiar prędkości nierównomiernego ruchu

Brygada __________________

__________________

Ekwipunek: urządzenie do badania ruchu prostoliniowego, statyw.

Cel: udowodnić, że ciało poruszające się w linii prostej na płaszczyźnie pochyłej porusza się z jednostajnym przyspieszeniem i znaleźć wartość przyspieszenia.

Na lekcji podczas eksperymentu pokazowego upewniliśmy się, że jeśli ciało nie dotyka płaszczyzny pochyłej, wzdłuż której się porusza (lewitacja magnetyczna), to jego ruch jest równomiernie przyspieszony. Stoimy przed zadaniem zrozumienia, w jaki sposób ciało będzie się poruszać w przypadku, gdy będzie ślizgać się po pochyłej płaszczyźnie, tj. pomiędzy powierzchnią a ciałem występuje siła tarcia, która uniemożliwia ruch.

Postawmy hipotezę, że ciało ślizga się po równi pochyłej, również przyspieszonej jednostajnie, i sprawdźmy to eksperymentalnie, wykreślając zależność prędkości ruchu od czasu. Przy ruchu jednostajnie przyspieszonym ten wykres jest linią prostą wychodzącą z początku. Jeżeli skonstruowany przez nas wykres, aż do błędu pomiaru, można uznać za linię prostą, to ruch na badanym odcinku toru można uznać za jednostajnie przyspieszony. W przeciwnym razie jest to bardziej złożony ruch niejednorodny.

Aby określić prędkość w ramach naszej hipotezy, posługujemy się wzorami ruchu jednostajnie zmiennego. Jeśli ruch zaczyna się od spoczynku, to V = w (1), gdzie a- przyspieszenie, t- czas podróży V- prędkość ciała na raz t. Dla ruchu jednostajnie przyspieszonego bez prędkości początkowej zależność s = w 2 /2 , gdzie s- droga przebyta przez ciało podczas ruchu t. Z tej formuły a =2 s / t 2 (2) Podstawiamy (2) do (1), otrzymujemy: (3). Tak więc, aby określić prędkość ciała w danym punkcie trajektorii, wystarczy zmierzyć jego ruch od punktu startowego do tego punktu i czas ruchu.

Obliczanie granic błędów. Prędkość jest określana z eksperymentu poprzez pomiary pośrednie. Poprzez bezpośrednie pomiary znajdujemy drogę i czas, a następnie zgodnie ze wzorem (3) prędkość. Wzór na określenie granicy błędu prędkości w tym przypadku to: (4).

Ocena uzyskanych wyników. Ze względu na błędy w pomiarach odległości i czasu wartości prędkości V nie leżą dokładnie w linii prostej (rys. 1, czarna linia). Aby odpowiedzieć na pytanie, czy badany ruch można uznać za jednostajnie przyspieszony, należy obliczyć granice błędów zmiany prędkości, wykreślić te błędy na wykresie dla każdej zmienionej prędkości (czerwone słupki), narysować korytarz (linie przerywane) ,

Poza granicami błędów. Jeżeli jest to możliwe, to taki ruch z zadanym błędem pomiaru można uznać za jednostajnie przyspieszony. Linia prosta (niebieska) wychodząca z początku współrzędnych, położona całkowicie w tym korytarzu i przechodząca jak najbliżej zmierzonych wartości prędkości, jest pożądaną zależnością prędkości od czasu: V = o godz. Aby określić przyspieszenie, musisz wziąć dowolny punkt na wykresie i podzielić wartość prędkości w tym punkcie V 0 przez czas w tym czasie t 0: a=V 0 / t 0 (5).

Proces pracy:

1. Montujemy instalację do określenia prędkości. Szynę prowadzącą mocujemy na wysokości 18-20 cm Umieszczamy wózek na samej górze szyny i ustawiamy czujnik tak, aby stoper włączał się w momencie, gdy wózek zaczyna się poruszać. Drugi czujnik będzie umieszczany kolejno w odległościach: 10, 20, 30, 40 cm dla 4 eksperymentów. Dane wprowadzane są do tabeli.

2. Wykonujemy 6 startów karetki dla każdej pozycji drugiego czujnika, każdorazowo wpisując wskazania stopera do tabeli. Stół

Prędkość		Prędkość		Prędkość		Prędkość

3. Obliczamy średnią wartość czasu ruchu karetki między czujnikami - t por.

4. Podstawiając wartości s i t cf do wzoru (3) wyznaczamy prędkości w punktach, w których zainstalowany jest drugi czujnik. Dane wprowadzane są do tabeli.

5. Budujemy wykres zależności prędkości karetki od czasu.

6

Błąd pomiaru drogi i czasu:

∆s= 0,002 m, ∆t=0,01 s.

7. Korzystając ze wzoru (4), znajdujemy ∆V dla każdej wartości prędkości. W tym przypadku czas t we wzorze wynosi t por.

8. Znalezione wartości ∆V są wykreślane na wykresie dla każdego wykreślonego punktu.

. Budujemy korytarz błędów i sprawdzamy, czy obliczone prędkości V w niego wpadają.

10. Wykreślamy prostą V=w korytarzu błędów od początku współrzędnych i wyznaczamy wartość przyspieszenia z wykresu a według wzoru (5): a=

Wniosek:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laboratorium nr 5

Laboratorium nr 5

Wyznaczanie mocy optycznej i ogniskowej soczewki skupiającej.

Wyposażenie: linijka, dwa trójkąty prostokątne, soczewka skupiająca długa ogniskowa, żarówka na statywie z nasadką, źródło prądu, włącznik, przewody połączeniowe, ekran, prowadnica.

Część teoretyczna:

Najprostszym sposobem pomiaru mocy refrakcyjnej i ogniskowej soczewki jest użycie wzoru soczewki

d to odległość od obiektu do soczewki

f to odległość od obiektywu do obrazu

F - ogniskowa

Moc optyczna soczewki nazywana jest wartością

Jako obiekt używa się litery świecącej światłem rozproszonym w nasadce oświetlacza. Rzeczywisty obraz tego listu jest uzyskiwany na ekranie.

Obraz jest rzeczywiście odwrócony w powiększeniu:

Obraz jest wyimaginowany bezpośrednio powiększony:

Orientacyjny postęp prac:

F=8cm=0.08m

F=7cm=0,07m

F=9cm=0,09m

Praca laboratoryjna z fizyki nr 3

Praca laboratoryjna z fizyki nr 3

Uczniowie klasy 11 "B"

Aleksiejewa Maria

Wyznaczanie przyspieszenia swobodnego spadania za pomocą wahadła.

Ekwipunek:

Część teoretyczna:

Do pomiaru przyspieszenia swobodnego spadania stosuje się różne grawimetry, w szczególności urządzenia wahadłowe. Za ich pomocą można zmierzyć przyspieszenie swobodnego spadania z błędem bezwzględnym rzędu 10 -5 m/s 2 .

Praca wykorzystuje najprostsze urządzenie wahadłowe - kulkę na nitce. Dla małych rozmiarów kulek w porównaniu do długości gwintu i małych odchyleń od położenia równowagi, okres oscylacji jest równy

Aby zwiększyć dokładność pomiaru okresu, konieczne jest zmierzenie czasu t szczątkowo dużej liczby N pełnych drgań wahadła. Potem okres

A przyspieszenie swobodnego spadania można obliczyć ze wzoru

Przeprowadzanie eksperymentu:

Umieść statyw na krawędzi stołu.

Na jego górnym końcu wzmocnij pierścień złączką i zawieś na nim kulkę na gwincie. Piłka powinna wisieć w odległości 1-2 cm od podłogi.

Zmierz długość l wahadła za pomocą taśmy.

Wzbudź drgania wahadła odchylając kulkę w bok o 5-8 cm i wypuszczając ją.

Zmierz czas t 50 drgań wahadła w kilku eksperymentach i oblicz t cf:

Oblicz średni błąd bezwzględny pomiaru czasu i wprowadź wyniki do tabeli.

Oblicz przyspieszenie swobodnego spadania ze wzoru

Określ błąd względny pomiaru czasu.

Określ względny błąd pomiaru długości wahadła

Oblicz względny błąd pomiaru g za pomocą wzoru

Wniosek: Okazuje się, że przyspieszenie swobodnego spadania, mierzone wahadłem, jest w przybliżeniu równe tabelarycznemu przyspieszeniu swobodnego spadania (g \u003d 9,81 m / s 2) przy długości nici 1 metra.

Alekseeva Maria, uczennica 11 klasy „B” gimnazjum nr 201, Moskwa

Nauczyciel fizyki w gimnazjum nr 201 Lvovsky M.B.

Laboratorium #4

Laboratorium #4

Pomiar współczynnika załamania szkła

uczniowie 11. klasy „B” Alekseeva Maria.

Cel: pomiar współczynnika załamania płytki szklanej w kształcie trapezu.

Część teoretyczna: współczynnik załamania szkła względem powietrza określa wzór:

Tabela obliczeniowa:

Obliczenia:

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

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

Wniosek: Po określeniu współczynnika załamania szkła możemy wykazać, że wartość ta nie zależy od kąta padania.

Laboratorium #6

Praca laboratoryjna №6.

Pomiar fali świetlnej.

Wyposażenie: siatka dyfrakcyjna o okresie 1/100 mm lub 1/50 mm.

Schemat instalacji:

1. Uchwyt.

2. Czarny ekran.

   Wąska szczelina pionowa.

Cel pracy: eksperymentalne wyznaczenie fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej.

Część teoretyczna:

Siatka dyfrakcyjna to zbiór dużej liczby bardzo wąskich szczelin oddzielonych nieprzezroczystymi przestrzeniami.

Źródło

Długość fali określa wzór:

Gdzie d jest okresem kraty

k to rząd widma

Kąt, pod którym obserwowane jest maksymalne światło

Równanie siatki dyfrakcyjnej:

Ponieważ kąty, pod którymi obserwowane są maksima I i II rzędu nie przekraczają 5 , można użyć ich stycznych zamiast sinusów kątów.

Stąd,

Dystans a liczona wzdłuż linijki od kratki do ekranu, odległość b– na skali ekranu od szczeliny do wybranej linii widma.

Ostateczny wzór na określenie długości fali to

W niniejszej pracy błąd pomiaru długości fal nie jest szacowany ze względu na pewną niepewność w doborze środkowej części widma.

Orientacyjny postęp prac:

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

(Kolor czerwony)

d to okres kraty

Wniosek: Po eksperymentalnym zmierzeniu długości fali światła czerwonego za pomocą siatki dyfrakcyjnej doszliśmy do wniosku, że pozwala ona na bardzo dokładny pomiar długości fal świetlnych.

Lekcja 43

Lekcja 43

Pomiar przyspieszenia ciała

Brygada ____________________

____________________

Cel badania: zmierzyć przyspieszenie pręta wzdłuż prostej nachylonej rynny.

Urządzenia i materiały: statyw, prowadnica, wózek, obciążniki, czujniki czasu, stoper elektroniczny, podkładka piankowa.

Teoretyczne uzasadnienie pracy:

Przyspieszenie ciała wyznaczymy według wzoru: , gdzie v 1 i v 2 to prędkości chwilowe ciała w punktach 1 i 2, zmierzone odpowiednio w czasach t 1 i t 2 . Dla osi X wybierz linijkę znajdującą się wzdłuż szyny prowadzącej.

Proces pracy:

1. Wybieramy na linijce dwa punkty x 1 i x 2, w których będziemy mierzyć prędkości chwilowe i wpisywać ich współrzędne w tabeli 1.

Tabela 1.

Punkty na osi X do pomiaru prędkości chwilowej		Δx 1 \u003d x ’ 1 - x 1 1 = cm				Δx 2 \u003d x ’ 2 - x 2 2 = cm
Definicja przedziałów czasowych	Δt 1 \u003d t ’ 1 - t 1 Δ t 1 = c			Δt 2 \u003d t ’ 2 - t 2 Δ t 2 = c
Wyznaczanie prędkości chwilowej	v 1 \u003d Δx 1 / Δt 1 v 1 = SM		v 2 \u003d Δx 2 / Δt 2 v 2 = SM		Δ v= SM
Wyznaczanie odstępu czasu między punktami pomiaru prędkości	Δ t= z
Określanie przyspieszenia karetki

2. Wybierz na linijce punkty x ’ 1 i x ’ 2 końcowe punkty przedziałów do pomiaru prędkości chwilowych i oblicz długości odcinków 1 i 2 .

3. Najpierw zainstaluj czujniki pomiaru czasu w punktach x 1 i x ’ 1, uruchom wózek i zapisz zmierzony odstęp czasu dla przejazdu wózka między czujnikami Δ t 1 na stół.

4. Powtórz pomiar dla interwału Δ t 2 , czas, w którym karetka przejeżdża między punktami x 2 i x ’ 2, ustawiając czujniki w tych punktach i uruchamiając karetkę. Dane zostaną również wprowadzone do tabeli.

5. Określ prędkości chwilowe v 1 orazv 2 w punktach x 1 i x 2 oraz zmiana prędkości między punktami Δ v, dane są wprowadzane do tabeli.

6. Zdefiniuj przedział czasu Δ t\u003d t 2 - t 1, które wagon wyda na przejechanie odcinka między punktami x 1 i x 2. W tym celu umieścimy czujniki w punktach x 1 i x 2 i uruchomimy karetkę. W tabeli wpisany jest czas pokazywany przez stoper.

7. Oblicz przyspieszenie karetki a według wzoru. Wynik umieszczamy w ostatnim wierszu tabeli.

8. Dochodzimy do wniosku, z jakim ruchem mamy do czynienia.

Wniosek: ___________________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Ostrożnie demontujemy instalację, przekazujemy pracę i opuszczamy klasę z poczuciem spełnienia i godności.

Praca laboratoryjna z fizyki №7

Uczniowie 11 klasy „B” Sadykova Maria

Obserwacja widm ciągłych i liniowych.

Ekwipunek: projektor, tubusy spektralne z wodorem, neonem lub helem, cewka wysokonapięciowa, zasilacz, statyw, przewody połączeniowe, płytka szklana z fazowanymi krawędziami.

Cel: z niezbędnym sprzętem obserwuj (eksperymentalnie) widmo ciągłe, neon, hel lub wodór.

Proces pracy:

Płytkę kładziemy poziomo przed okiem. Przez krawędzie obserwujemy na ekranie obraz przesuwnej szczeliny aparatu projekcyjnego. Widzimy podstawowe kolory wynikowego widma ciągłego w następującej kolejności: fioletowy, niebieski, cyjan, zielony, żółty, pomarańczowy, czerwony.

To widmo jest ciągłe. Oznacza to, że w widmie reprezentowane są wszystkie długości fal. W ten sposób odkryliśmy, że widma ciągłe dają ciała w stanie stałym lub ciekłym, a także silnie sprężone gazy.

Widzimy wiele kolorowych linii oddzielonych szerokimi ciemnymi paskami. Obecność widma liniowego oznacza, że ​​substancja emituje światło tylko o określonej długości fali.

Widmo wodoru: fioletowy, niebieski, zielony, pomarańczowy.

Najjaśniejsza jest pomarańczowa linia widma.

Widmo helu: niebieski, zielony, żółty, czerwony.

Najjaśniejsza jest linia żółta.

Na podstawie naszych doświadczeń możemy stwierdzić, że widma liniowe dają wszystkie substancje w stanie gazowym. W tym przypadku światło emitowane jest przez atomy, które praktycznie nie wchodzą ze sobą w interakcje. Izolowane atomy emitują ściśle określone długości fal.

Lekcja 37

Lekcja42 . Praca laboratoryjna nr 5.

Zależność siły elektromagnesu od siły prądu

brygada ___________________

___________________

Cel: Określ zależność między siłą prądu przepływającego przez cewkę elektromagnesu a siłą, z jaką elektromagnes przyciąga metalowe przedmioty.

Urządzenia i materiały: cewka rdzeniowa, amperomierz, zmienna rezystancja (reostat), dynamometr, zasilacz, gwóźdź, przewody połączeniowe, klucz, statyw z uchwytem, ​​metalowy stojak na części magnetyczne.

X praca od:

1. Zmontuj instalację pokazaną na rysunku. Przymocuj wypustkę uchwytu do górnej części statywu. Zaciśnij górę dynamometru w uchwycie, jak pokazano. Przywiąż nitkę do gwoździa, aby dostała się do wgłębienia na ostrym końcu gwoździa i nie spadła z niego. Po przeciwnej stronie nici zrób pętlę i zawieś gwóźdź na haczyku dynamometru.

Zapisz odczyty dynamometru. To jest waga gwoździa, będziesz jej potrzebować przy pomiarze siły magnesu:

3. Zmontuj obwód elektryczny pokazany na rysunku. Nie włączaj zasilania, dopóki nauczyciel nie sprawdzi prawidłowego montażu.

4. Zamknąć klucz i obracając reostat od maksymalnie lewej do maksymalnie prawej pozycji, określić zakres zmian prądu obwodu.

Obecne zmiany z ___A na ____A.

5. Wybierz trzy aktualne wartości, maksymalną i dwie mniejsze i wprowadź

Ich w drugiej kolumnie tabeli. Przeprowadzisz trzy eksperymenty z każdą bieżącą wartością.

6. Zamknąć obwód i ustawić amperomierz z reostatem na pierwszą wybraną wartość prądu.

7. Przyłóż rdzeń cewki do główki gwoździa wiszącego na dynamometrze. Gwóźdź przyklejony do rdzenia. Opuść cewkę pionowo w dół i postępuj zgodnie z odczytami dynamometru. Zanotuj odczyt dynamometru w momencie zerwania cewki i wprowadź go w kolumnie F 1 .

8. Powtórz eksperyment jeszcze dwa razy przy tej aktualnej sile. W kolumnach F 2 i F 3 wprowadź wartości sił na dynamometrze w momencie zerwania gwoździa. Mogą nieznacznie różnić się od pierwszego ze względu na niedokładność pomiaru. Znajdź średnią siłę magnetyczną cewki za pomocą wzoru F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 i wprowadź kolumnę „Średnia siła”.

9. Dynamometr wykazał wartość siły równą sumie masy gwoździa i siły magnetycznej cewki: F = P + F M . Stąd siła cewki wynosi F M \u003d F - P. Odejmij ciężar gwoździa P od F cp i wpisz wynik w kolumnie „Siła magnetyczna”.

Numer	Prąd I, A	Odczyty dynamometru F, N			Średnia siła F cp , N	Siła magnetyczna F M , N

10. Powtórz eksperymenty dwukrotnie z innymi prądami i wypełnij pozostałe komórki tabeli.

I,A 1. Wykreśl siłę magnetyczną F M z obecnej siły I.

prędkość Ekwipunek ... laboratoriumpraca Nowy laboratoriumStanowisko Motyw 4 laboratoriumStanowisko №6. Pomiar naturalny...

Avdeeva prace badawcze nad wprowadzeniem do ekologii

Streszczenie rozprawy

Oceny prędkość przepływ wody do zatrzymania pomiaryprędkość prądy wodne Ekwipunek: ... warsztaty, wł Lekcje Geografia klasa 7 as laboratoriumpraca„Badanie ... samochodów wyróżnia się znaczącym nieprawidłowość w przestrzeni i czasie...