Praca laboratoryjna nr 8 „Pomiar przyśpieszenia swobodnego spadania za pomocą wahadła”.

Cel pracy: obliczenie przyspieszenia swobodnego spadania ze wzoru na okres drgań wahadła matematycznego:

Aby to zrobić, konieczne jest zmierzenie okresu oscylacji i długości zawieszenia wahadła. Następnie ze wzoru (1) możemy obliczyć przyspieszenie swobodnego spadania:

Zmierzenie:

1) zegarek z sekundnikiem;

2) taśma miernicza (Δ l = 0,5 cm).

Materiały: 1) piłka z otworem; 2) wątek; 3) statyw ze sprzęgłem i pierścieniem.

Porządek pracy

1. Umieść statyw na krawędzi stołu. Na jego górnym końcu wzmocnij pierścień złączką i zawieś z niego kulkę na nitce. Piłka powinna wisieć w odległości 3-5 cm od podłogi.

2. Odchyl wahadło od położenia równowagi o 5-8 cm i zwolnij je.

3. Zmierz długość wieszaka za pomocą taśmy mierniczej.

4. Zmierzyć czas Δt 40 pełnych oscylacji (N).

5. Powtórz pomiary Δt (bez zmiany warunków eksperymentu) i znajdź średnią wartość Δt cf.

6. Obliczyć średnią wartość okresu oscylacji T avg ze średniej wartości Δt avg.

7. Oblicz wartość g cp ze wzoru:

8. Wpisz wyniki do tabeli:

Numer	ja, ja	N	t, s	tav, s

9. Porównaj otrzymaną wartość średnią g cp z wartością g = 9,8 m/s 2 i oblicz względny błąd pomiaru ze wzoru:

Studiując fizykę, często trzeba było wykorzystywać wartość przyspieszenia swobodnego spadania na powierzchnię ziemi w rozwiązywaniu zadań i innych obliczeniach. Przyjąłeś wartość g \u003d 9,81 m / s 2, czyli z dokładnością wystarczającą do twoich obliczeń.

Celem tego ćwiczenia jest eksperymentalne wyznaczenie przyspieszenia swobodnego spadania za pomocą wahadła. Znajomość wzoru na okres drgań wahadła matematycznego T =

można wyrazić wartość g w kategoriach wielkości, które można łatwo ustalić eksperymentalnie i obliczyć g z pewną dokładnością. Wyrazić

gdzie l to długość zawieszenia, a T to okres drgań wahadła. Okres oscylacji wahadła T jest łatwy do określenia, mierząc czas t wymagany dla określonej liczby N pełnych oscylacji wahadła

Wahadło matematyczne to ciężar zawieszony na cienkiej, nierozciągliwej nici, której wymiary są znacznie mniejsze niż długość nici, a masa jest znacznie większa niż masa nici. Odchylenie tego obciążenia od pionu następuje pod nieskończenie małym kątem i nie ma tarcia. W rzeczywistych warunkach formuła

jest przybliżona.

Rozważ takie ciało (w naszym przypadku dźwignię). Działają na nią dwie siły: ciężar obciążeń P i siła F (sprężystość sprężyny dynamometru), dzięki czemu dźwignia jest w równowadze, a momenty tych sił muszą być sobie równe w wartościach bezwzględnych. Bezwzględne wartości momentów sił F i P zostaną wyznaczone odpowiednio:

W warunkach laboratoryjnych do pomiaru z pewną dokładnością można użyć małej, ale masywnej metalowej kulki zawieszonej na gwincie o długości 1-1,5 m (lub dłuższej, jeśli taką zawieszkę można umieścić) i odchylić ją pod niewielkim kątem. Przebieg pracy jest całkowicie jasny z jej opisu w podręczniku.

Sposób pomiaru: stoper (Δt = ±0,5 s); linijka lub taśma miernicza (Δl = ±0,5 cm)

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 zazębia się z kołem zębatym 5 i przenosi ruch na rurkę 9 oraz strzałki 8 przez koło zębate 9. Aby ustawić ją na „0”, okrągła podziałka tarczy obraca się razem 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.

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 w tej pozycji 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

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.

W tej lekcji rozważymy praktyczne zastosowanie zdobytej wiedzy na przykładzie pracy laboratoryjnej z fizyki w celu pomiaru ciepła właściwego ciała stałego. Zapoznamy się z głównym sprzętem, który będzie potrzebny do przeprowadzenia tego eksperymentu, i rozważymy technologię wykonywania praktycznych prac nad pomiarami wielkości fizycznych.

1. Umieść metalowy cylinder w szklance gorącej wody i zmierz jego temperaturę termometrem. Będzie ona równa temperaturze butli, ponieważ po pewnym czasie temperatury wody i butli wyrównają się.

2. Następnie do kalorymetru wlewamy zimną wodę i mierzymy jej temperaturę.

3. Następnie wkładamy zawiązany na nitce cylinder do kalorymetru z zimną wodą i mieszając w nim wodę termometrem mierzymy temperaturę ustaloną w wyniku wymiany ciepła (ryc. 6).

Ryż. 6. Postęp laboratorium

Zmierzona w kalorymetrze temperatura końcowa w stanie ustalonym i inne dane pozwolą nam obliczyć ciepło właściwe metalu, z którego wykonany jest cylinder. Pożądaną wartość obliczymy na podstawie faktu, że podczas chłodzenia cylinder oddaje dokładnie taką samą ilość ciepła, jaką otrzymuje woda po podgrzaniu, zachodzi tak zwana wymiana ciepła (rys. 7).

Ryż. 7. Przenoszenie ciepła

W związku z tym otrzymujemy następujące równania. Do podgrzania wody wymagana ilość ciepła to:

, gdzie:

Ciepło właściwe wody (wartość z tabeli), ;

Masa wody, którą można określić za pomocą wagi, kg;

Końcowa temperatura wody i butli mierzona termometrem, o ;

Temperatura początkowa zimnej wody mierzona termometrem, o.

Gdy metalowy cylinder stygnie, ilość uwolnionego ciepła wynosi:

, gdzie:

Ciepło właściwe metalu, z którego wykonany jest cylinder (wartość pożądana), ;

Masa butli, którą można określić za pomocą wagi, kg;

Temperatura ciepłej wody i odpowiednio początkowa temperatura cylindra mierzona termometrem o ;

Temperatura końcowa wody i butli mierzona termometrem, o.

Komentarz. W obu wzorach odejmujemy mniejszą temperaturę od większej temperatury, aby określić dodatnią wartość ilości ciepła.

Jak wspomniano wcześniej, w procesie wymiany ciepła ilość ciepła odbieranego przez wodę jest równa ilości ciepła oddanego przez metalowy cylinder:

Dlatego właściwa pojemność cieplna materiału cylindra wynosi:

Wygodnie jest zapisać wyniki uzyskane w dowolnej pracy laboratoryjnej w tabeli i przeprowadzić kilka pomiarów i obliczeń, aby uzyskać uśredniony, tak dokładny, jak to możliwe, przybliżony wynik. W naszym przypadku stół może wyglądać mniej więcej tak:

Masa wody w kalorymetrze	Początkowa temperatura wody	Waga cylindra	Początkowa temperatura zasobnika	Temperatura końcowa

Wniosek: obliczona wartość ciepła właściwego materiału cylindra .

Dzisiaj dokonaliśmy przeglądu metodyki prowadzenia prac laboratoryjnych nad pomiarem ciepła właściwego ciała stałego. W kolejnej lekcji porozmawiamy o uwalnianiu energii podczas spalania paliwa.

Bibliografia

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Wyd. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizyka 8. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fizyka 8. - M.: Drop, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizyka 8. - M.: Oświecenie.

1. Portal internetowy „5terka.com” ()
2. Portal internetowy "k2x2.info" ()
3. Portal internetowy „youtube.com” ()

Zadanie domowe

1. Na jakim etapie prac laboratoryjnych istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia największego błędu pomiarowego?
2. Jakie powinny być materiały i konstrukcja kalorymetru, aby uzyskać najdokładniejsze wyniki pomiarów?
3. *Zaproponuj swoją metodę pomiaru pojemności cieplnej właściwej cieczy.