Порядок выполнения работы. Выполнение измерений

Выполнение измерений

1 Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рисунке 3. При подсоединении термопары к мультиметру необходимо учитывать полярность подсоединения проводов (см. стр. 11).

2 Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рисунок 1 на стр. 6).

3 Установите необходимые режимы измерений мультиметров. Учесть, что при измерении сопротивления проводника переключатель диапазона ставится в положении 200 Ом, а полупроводника – 2 кОм.

4 Измерьте сопротивление проводника (R _пр) и полупроводника (R _пп) при комнатной температуре подключая с помощью миниблока «Ключ» поочередно к мультиметру проводник (положение В) и полупроводник (положение А). Результаты измерений R _пр, R _пп и температуры t (°С) запишите в таблицу.

Таблица

№	t, °C	R пр, Ом	R пп, Ом	Т, К	Т ^–1, 10^–3 К^–1	ln R пп
…	t комн …
Средняя точка

5 Кнопками установки напряжения «0…15 В» (поз.14, рисунок 1, стр. 6) установите по индикатору (поз.15, рисунок 1, стр. 6) 7-8 делений.

6 По мере нагрева образцов, измеряйте по п. 4 их сопротивление через каждые 5 °С до температуры 70 °С. Все результаты измерений записывайте в таблицу.

7 Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.

Обработка результатов измерений

a) Для проводника (R_пр)

1 По данным таблицы постройте график температурной зависимости сопротивления проводника от температуры в координатах R – t. Ось температуры необходимо начать с 0 ^оС.

2 По графику определите сопротивление R ₀ при температуре t = 0 °С, а также угловой коэффициент прямой K ₁ и его относительную погрешность d_К (см. приложение 1).

3 По формуле (3) вычислите величину температурного коэффициента сопротивления a исследуемого проводника.

4 Оцените ее относительную погрешность по формуле , где погрешность d _R величины R ₀ определяется разбросом точек относительно проведенной прямой (см. приложение 1) либо приборной погрешностью мультиметра 1 %.

б) Для полупроводника (R_пп)

1 По данным таблицы постройте два графика: один в координатах
(R – t), а второй – в координатах (ln R – 1/T). Линейный характер второго графика показывает, что зависимость сопротивления полупроводника от температуры действительно экспоненциальная.

2 Определите по второму графику угловой коэффициент прямой K ₂ и его относительную погрешность d_К.

3 По формуле (5) вычислите ширину запрещенной зоны полупроводника D W. Ее значение выразите в джоулях и электрон-вольтах.

4 Укажите относительную погрешность величины D W: d_W = d_K.

В выводе по работе проведите сравнительный анализ полученных температурных зависимостей сопротивления проводника и полупроводника. Сравните величины ТКС проводника и ширины запрещенной зоны полупроводника с табличными значениями, выберите наиболее подходящие вещества.

Контрольные вопросы

1 От каких величин зависит электрическое сопротивление проводника? Запишите зависимости R от размеров проводника и температуры.

2 Чем обусловлена температурная зависимость R (t) для проводника?

3 Что показывает величина ТКС проводника?

4 Запишите зависимости сопротивления полупроводника от его размеров и температуры.

5 Как можно объяснить сильную зависимость сопротивления полупроводника от температуры?

6 Чем определяется значение D W полупроводника? Какие величины зависят от этой характеристики полупроводника?

7 Какие приборы используются для измерения сопротивления и температуры?

8 Укажите режимы и входы для подключения цифровых мультиметров в лабораторной работе.

9 Как оценить допускаемую погрешность сопротивления, измеряемого цифровым мультиметром?

10 В каких координатах имеют линейный характер температурные зависимости сопротивления: 1) проводника, 2) полупроводника?

11 Запишите уравнение температурной зависимости сопротивления: 1) проводника, 2) полупроводника (линеаризованное).

12 Как определяют ТКС проводника по угловому коэффициенту прямой?

13 Какая формула связывает угловой коэффициент экспериментальной прямой и величину D W полупроводника?

14 Опишите способы определения углового коэффициента прямой по графику.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа,2002. – § 43.3, 43.4, 43.5.

2 Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, т.2. - СПб. Издательство «Лань», 2007. - §§ 28.

3 Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. - §§ 240, 241, 242.

Дата добавления: 2015-07-17