Практикум на тему электричества (1115549), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Рис. 3. Монтажная схема установки: б, 8, 9, 10 — см, рис, 2 П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы Выполнение измерений 1. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис.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.
рис. 1 на стр. б). 3. Установите необходимые режимы измерений мультиметров. Учесть, что при измерении сопротивления проводника переключатель диапазона ставится в положении 200 Ом, а полупроводника — 2 кОм. 33 4. Измерьте сопротивление проводника (П„р) и полупроводника (П ) при комнатной температуре подключая с помощью миниблока «Ключ» поочередно к мультиметру проводник (положение В) и полупроводник (положение А).
Результаты измерений Л,р, Л и температуры ~ ('С) запишите в таблицу. Таблица 5. Кнопками установки напряжения «О .. 15 В» (поз.14, рис. 1, стр. 6) установите по индикатору (поз.15, рис. 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. Обработки результатов измерений а) Для проводники Д„р) 1. По данным таблицы постройте график температурной зависимости сопротивления проводника от температуры в координатах  — ~. Ось температуры необходимо начать с О 'С. 2. По графику определите сопротивление К при температуре ~ = О 'С, а также угловой коэффициент прямой К1 и его относительную погрешность Бк (см.
приложение 1). 3. По формуле (3) вычислите величину температурного коэффициента сопротивления а исследуемого проводника. 4. Оцените ее отнооитепьную потрешнооть по формуле Б„— Д 4 Бй, тце погрешность бе величины К определяется разбросом точек относительно проведенной прямой (см. приложение 1) либо приборной погрешностью мультиметра 1 %. б) Для полупроводники Д 1 1.
По данным таблицы постройте два графика: один в координатах ~Я вЂ” ~), а второй — в координатах (7п Я вЂ” Щ. Линейный характер второго 34 графика показывает, что зависимость сопротивления полупроводника от температуры действительно экспоненциальная. 2. Определите по второму графику угловой коэффициент прямой К~ и его относительную погрешность 4;. 3. По формуле (5) вычислите ширину запрещенной зоны полупроводника АИ'. Ее значение выразите в джоулях и электрон-вольтах. 4. Укажите относительную погрешность величины АИ'. 6~ = 6~-. 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.
К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы 1. От каких величин зависит электрическое сопротивление проводника? Запишите зависимости Л от размеров проводника и температуры. 2. Чем обусловлена температурная зависимость А(г) для проводника? 3. Что показывает величина ТКС проводника? 4. Запишите зависимости сопротивления полупроводника от его размеров и температуры.
5. Как можно обьяснить сильную зависимость сопротивления полупроводника от температуры? б. Чем определяется значение ЛИ' 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 АИ' полупроводника? 14.Опишите способы определения углового коэффициента прямой по графику.
Литература 1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1989.— Я 18.4, 43.3, 43.4 (п.9). 2. Калашников С.Г. Электричество. — М.: Наука, 1977 .— Я 60, 151, 154. 35 Работа № 4 опгкдклкник постоянной вРкмкни цкпи, содкгжлщкй сопготивлкник и кмкость ЦЕЛЬ: изучить закон изменения напряжения при разряде конденсатора, опреде- лить постоянную времени ВС-цепи и ее сопротивление В. ОБОРУДОВАНИЕ: регулируемый источник постоянного напряжения„секундомер, мультиметр, миниблоки «Ключ» и «Конденсатор».
Введение При зарядке или разряде конденсатора в цепи (рис. 1) протекает изменяющийся элекгри- 1 ческий ток. Если этот ток 1 изменяется не слишком быстро и так, что в каждый момент времени величина 1 одинакова во всех точках контура, то для мгновенных значений 1 справедливы законы К постоянного тока. Такие медленно изменяющие- ся токи называют квазистационарными. Рис. 1.
Разряд конденсатора Ток в контуре длины 1 будет квазистацио- нарным, если он устанавливается практически мгновенно, т.е. если время его установления, равное 1'с (с = 3 10 м~с — скорость распространения электромагнитного поля), много меньше, чем г — характерное для данной цепи время изменения тока. В случае изменения тока по экспоненциальному закону величина гназывается постоянной времени цепи — время, за которое ток изменяется в г = 2,71 раза, а в случае электрических колебаний условие квазистационарности токов есть 1/е «Т, где Т вЂ” период колебаний.
Метод измерений В данной работе измерение постоянной времени ВС-цепи основано на изучении процесса разряда конденсатора через сопротивление В. При этом в цепи (см. рис. 1) протекает электрический ток 1= — —. ~ф (1) сйт Здесь Д вЂ” заряд конденсатора, пропорциональный напряжению У на его обкладках, где С вЂ” емкость конденсатора.
Согласно закону Ома квазистационарный ток Х= —. У (3) П Используя соотношения (1), (2), (3), составляем дифференциальное уранение, описывающее изменение напряжения конденсатора с течением времени т: Зб (б) 1п У О О Рис. 2. Зависимость напряжения на конденсаторе и его натурального логарифма от времени О пи саниеустановки Электрическая схема установки показана на рис.
3, монтажная схема — на рис. 4. Рис, 3. Электрическая схема: 1 — регулируемый источник постоянного напряжения (О... +15 В); 2 — ключ; 3 — миниблок «Ключ»; 4 — миниблок «Конденсатор»; 5 — мультиметр (режим 1';.. 20 В„входы СОМ И2) 37 сКУ ~У ~й ВС Разделяя в этом уравнении переменные и решая его интегрированием от на- чального момента г = О (напряжение ~4) до текущего г (напряжение У): ~' Я7 ~ — = — ~г и, получаем зависимость напряжения конденсатора от времени (рис.
2): у ~т яс у у (4) где т — постоянная времени цепи, содержащей емкость и сопротивление, т= ЛС. Линеаризуем зависимость (4) путем логарифмирования: 1 1пУ = 1пУ, — — г. г График этой линейной зависимости представлен на рис. 2. Таким образом, исследуя зависимость напряжения на конденсаторе от времени, можно экспериментально определить: постоянную времени ВС-цепи, сопротивление цепи В, если известна емкость С, емкость конденсатора, если известно сопротивление Л, через которое он разряжается. Конденсатор С заряжается до напряжения К от источника постоянного напряжения 1.
Затем ключ 2 размыкают, и конденсатор начинает разряжаться через подключенный к нему вольтметр 5, имеющий большое входное сопротивление Я. По вольтметру 5 можно следить за текущим значением напряжения на конденсаторе, которое изменяется по установленному выше закону «4). 4 Рис. 4. Монтажная схема; 3, 4, 5 — см. на рис. 3 П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы Выполнение измерений 1. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис.
4. 2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» ~поз. 19, см. рис. 1 на стр. б). 3. Кнопками установки напряжения «0...15 В» «поз.14, рис. 1, стр, б) установите на конденсаторе напряжение от 10 до 15 В ~по заданию преподавателя). 38 4. Отключите конденсатор от регулируемого источника постоянного напряжения, переведя ключ в положение «В», и по мере разряда конденсатора через каждые 5 секунд записывайте показания вольтметра в таблицу. 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
