Передняя панель лабораторного стенда

в аудиториях № 311 и 315.

Описание установки

Нагреватель находится внутри лабораторного стенда. Внутри нагревателя расположены: термопара(I), медный проводник(II), манганин(III) и полупроводник(IV).

Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследование зависимости сопротивления металлов от температуры.

1. Соединить, соблюдая полярность, соединительными проводами клеммы источника питания 8,4V с клеммами нагревателя. Соединить клемму «COM» мультиметра М2 с клеммой «Общ.», а клемму «mA, V» M2 с клеммой «I», таким образом термопара будет подсоединена к мультиметру.

2. Переключатель мультиметра М2 поставить в положение измерения температуры, при выключенном источнике, измерить температуру и записать в таблицу № 1.

3. Провод от клеммы «mA, V» М2 соединить с клеммой (II).

4. Переключатель мультиметра М2 поставить в положение измерения сопротивления и результат записать в таблицу № 1.

5. Включить источник питания и зафиксировать показания сопротивления при температурах указанных преподавателем. (например, через каждые 3⁰С). Записать показания в таблицу № 1.

6. По результатам таблицы построить график зависимости R(t).

7. Из графика экстраполяцией R(Т) на 0К найти R₀ (сопротивление при 0К), и соответственно найти среднее графическое значение т.к.с. по тангенсу угла наклона графика:

, где

8. Используя найденное из графика R₀, найти аналитически т.к.с. для все температур в таблице:

Рассчитать среднее значение α_ср . Результаты записать в таблицу № 1.

9. Сравнить значения α_гр и α_ср.

10. Окончательный результат записать в виде:

α = α_ср ± ∆ α_ср , .

Таблица № 1

№ п/п	TT, К	R, Ом	R-R0 , Ом	a, 1/К	∆Δa, 1/К	δα , %
Среднее значение

Задание 2. Исследование зависимости сопротивления полупроводников от температуры.

1. Соединить, соблюдая полярность, соединительными проводами клеммы источника питания 8,4V с клеммами нагревателя. Соединить клемму «COM» мультиметра М2 с клеммой «Общ.», а клемму «mA, V» M2 с клеммой «I», таким образом термопара будет подсоединена к мультиметру.

2. Переключатель мультиметра М2 поставить в положение измерения температуры, при выключенном источнике, измерить температуру и записать в таблицу № 2.

3. Провод от клеммы «mA, V» М2 соединить с клеммой (IV).

4. Переключатель мультиметра М2 поставить в положение измерения сопротивления и результат записать в таблицу №2.

5. Включить источник питания и зафиксировать показания сопротивления при температурах указанных преподавателем. (например через каждые 3⁰С). Записать показания в таблицу №2.

6. Используя табличные данные, построить график зависимости .

7. Из графика зависимости по тангенсу угла наклона определить энергию активации полупроводника:

.

Таблица № 2

№	t,0С	R, Oм	T, K	, К-1	ln R

Контрольные вопросы

1. Как сопротивление металлов зависит от температуры?

2. Что такое т.к.с. Его физический смысл.

3. Зачем нужно строить график R(T)?

4. Явление сверхпроводимости.

5. Чем отличаются полупроводники от металлов и диэлектриков?

6. Как зависит сопротивление полупроводника от температуры?

7. Что такое энергия активации полупроводника?

8. Как можно экспериментально измерить и посчитать энергию активации?

Литература

1. Зисман Г. А. Тодес О. М. Курс общей физики. М.: Наука, 1974 г.II часть. стр. 102 – 107.

2. Детлаф А. А. Яворский Б. М. М.: Курс физики. М.: Высшая школа, 1989 г. стр. 208 – 209.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. М.: Наука, 1987 г., ч. III, гл. 7, 8.

4. Детлаф А. А. Яворский Б. М. Справочник по физике. М.: ФМЛ, 1963 г., гл. IV.

5. Сорокин А.Ф., Сурков М.И., Кушкин С.А. Руководство к лабораторным работам по физике. Астрахань 1997г.

Лабораторная работа № 6.

КАЛИБРОВКА ТЕРМОПАРЫ И ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭДС.

Цель работы: ознакомление с явлениями, происходящими при контакте двух проводников.

Оборудование: источник питания 8,4 V, мультиметры М1 и М2, нагреватель НГ, соединительные провода.

Краткая теория

Термопара – это устройство для измерения температуры. Термопары – датчики температур, состоящие из двух соединённых между собой разнородных металлических проводников. Если контакты (обычно спаи) проводников (проволок), образующих термопару, находятся при разных температурах, то в цепи возникает термоэлектродвижущая сила, которая зависит от разности температур контактов и природы применяемых материалов. Чувствительность термопар выше, если их соединять последовательно. Эти соединения называют термобатареями (или термостолбиками). Термопары применяются как для измерения ничтожно малых разностей температур, так и для измерения очень высоких и очень низких температур (например, внутри доменных печей или жидких газов). Точность определения температуры с помощью термопар составляет, как правило, несколько кельвин, а у некоторых термопар достигает 0,01 К. Термопары обладают рядом преимуществ перед обычными термометрами: имеют большую чувствительность и малую инерционность, позволяют проводить измерения в широком интервале температур и допускают дистанционные измерения.

Термопары бывают различных видов; рассмотрим техническую и полупроводниковую термопары.

Техническая термопара

Техническая термопара, употребляется для измерения температуры поточных газов. Она состоит из платиновой проволоки и проволоки из платинородия (сплава 90% платины и 10% родия). Спай обеих проволок, помещенный в зону высокой температуры (“горячий спай”), для предотвращения химического действия химического действия горячих газов на термопару защищен фарфоровой трубкой а. Свободные концы проволок подведены к зажимам b и c, которые подсоединяются к гальванометру,проградуированному непосредственно на градусы Цельсия.