Определение полной и горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли при помощи тангенс-гальвонометра

Цель работы: ознакомиться с методами экспериментального определения напряженности магнитного поля Земли и способами расчета других элементов земного магнетизма.

Приборы и принадлежности:тангенс –гальванометр ,амперметр постоянного тока на 1-5 ампер, реостат со скользящим контактом на 30 Ом, источник постоянного тока/аккумулятор или выпрямитель селеновый на 6в/,коммутатор, ключ, провода.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Земля в целом представляет собой большой магнит и имеет два магнитных полюса: северный и южный. В любой точке пространства, окружающего Землю, и на ее поверхности обнаруживается действие магнитного поля. Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. Подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным. Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.

Изучая пространственное распределение магнитного поля Земли, геологи получают сведения о строении земной коры, о местонахождении полезных

ископаемых/железной руды и пр./ Изучение магнитных бурь помогает понять закономерности явлений в ионосфере, влияющих на распространение радиоволн .Изучение земного магнетизма необходимо для правильного понимания основных вопросов происхождения Земли, Солнца и звезд. По вопросу о происхождении земного магнетизма работали ученые Гильберт/1600г./,Ломоносов/1352г./,Гаусе/1939/. Теория Гаусса дала возможность представить магнитное поле Земли в виде двух полей: поля, источники которого находятся внутри Земли, и поля, источники которого-вне Земли. Все существующие ныне теории земного магнетизма можно разделить на две группы.

Теории первой группы полагают, что главная часть магнитного поля Земли создается земной корой, содержащей в разных своих участках различное количество магнитных пород.

Теории второй группы полагают, что главная часть магнитного поля Земли создается электрическими токами, циркулирующими на больших глубинах в жидком ядре Земли.

В настоящее время известно, что наблюдаемое геомагнитное поле является суммой двух полей: постоянного и переменного. Чтобы изучить магнитное поле Земли, надо знать величину и направление напряженности в каждой точке этого поля .Обозначим через Т полную напряженность магнитного поля в какой-либо точке 0 северного полушария Земли. (Рис1.)

Рис.1.

Плоскость магнитного меридиана ОАВС. Плоскость географического меридиана ОВЕК.

Т;Нх;Ну;Нz;D;j;H -элементы земного магнетизма

Силовые линии магнитного поля лежат в плоскости магнитных меридианов. Магнитным меридианом называется дуга большого круга, проходящего через магнитные полюсы Земли. Магнитные полюсы Земли совпадают с ее географическими полюсами, вследствие чего между плоскостью магнитного меридиана, проходящего через данную точку 0 земной поверхности и плоскостью географического меридиана имеется некоторый угол Д/угол склонения/. Склонение может быть восточным или западным в зависимости от того, проходит ли магнитный меридиан к востоку или к западу от географического. Полную направленность Т можно разложить на две составляющие, лежащие в плоскости магнитного меридиана: напряженность Н/горизонтальная составляющая /в горизонтальном направлении напряженность Hz b вертикальном направлении /Вертикальная составляющая/. Нz считается , если она направлена вниз. В южном полушарии Нz отрицательна. Горизонтальная составляющая имеет максимальное значение на магнитном экваторе, равное 0,7 и постоянно уменьшается к полюсам. Вертикальная составляющая имеет максимальное значение вблизи магнитных полюсов/0,6-0,7/уменьшается на магнитном экваторе.

Горизонтальную составляющую можно разложить на две составляющие лежащие в горизонтальной плоскости, на северную Hx направленную вдоль географического меридиана и восточную Нy перпендикулярную к меридиану. Составляющая Нx считается положительной, если она направлена к северу, Н-составляющая считается положительной, если она направлена к востоку.

Магнитные элементы T, Н, Нx,Ну, Н, Дj связаны между собой простыми соотношениями, которые легко получить из рис 1

Нх= H cos D

Hy= H sin D

H z= H tg j

T= H cos j

H= Hx + Hy

Tg j= Hz\H

tg D= Hy\Hx

T= Hx+ Hy+ Hz

Целью настоящей работы является определение горизонтальной составляющей магнитного поля Н с помощью прибора, называемого тангенс-гальванометром и зная числовое значение горизонтальной напряженности и угла наклонения j найти полную напряженность магнитного поля Земли Т.

Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую катушку большого радиуса. Плоскость катушки вертикальна: в центре ее находится короткая магнитная стрелка, расположенная горизонтально и могущая вращаться около вертикальной оси. Концы стрелки перемещаются по кругу /по лимбу/, разделенному на градусы. Такую магнитную стрелку с лимбом называют буссолью/рис.2/.

Плоскость витков катушки следует расположить в плоскости магнитного меридиана, которая определяется по направлению магнитной стрелки. На рис .4а пунктиром показано направление магнитного меридиана Земли, небольшие кружки Аи В-сечение одного витка горизонтальной плоскости, проходящей через центр катушки: магнитная стрелка.

При отсутствии ток в катушке на полюса магнитной стрелки действует только магнитное поле Земли Н/рис.4а/

Магнитное поле в центре витка большого витка радиуса перпендикулярно плоскости витка, направление его определяется направлением тока,

проходящего по витку .Напряженность поля, созданного током, на рис.4б обозначена через НТ.

Под действием двух полей Н и Нт - магнитная стрелка отклоняется на некоторый угол d :равновесие ее наступает тогда, когда она станет по направлению результирующего магнитного поля.

Из рис.46 видно что:

Tg d = Hт /Н

Напряженность магнитного поля в центре кругового тока определяется законом Лапласа: Нт= У\2ч

Если в катушке «н» витков, то

Нт= Ун/2ч

Подставляя полученное значение Н /2а/в формулу /I/,можно определят горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли:

Н= Ун/2ч tgd

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Упражнение 1. Определение горизонтальной составляющей земного магнитного поля.

Установка для экспериментального определения горизонтальной составлявшей напряженности земного магнитного поля Н дана на рис.5,где ТГ-тангенс-гальванометр, А-амперметр, R –реостат , К-ключ , Е-аккумулятор, К1-коммутатор тока в тангенс-гальванометре.

1.Ознакомившись с приборами и заготовив таблицу записей наблюдений, собирают приборы по схеме рис.5

рис.5

Амперметр необходимо поместить не ближе 1м от тангенс-гальванометра, т.к. магнитное поле амперметра может оказать сильное влияние на магнитную стрелку.

При проведении опыта нужно остерегаться так же влияния магнитного поля реостата. Коммутатор поставлен в сеть для того, чтобы иметь возможность менять направление тока в тангенс-гальванометре.

2. Очень часто т-г имеет установочные винты и уровень: буссоль снабжена эрретиром, для закрепления магнитной стрелки при переносе прибора. Освободив стрелку от арретира, при помощи установочных винтов добиваются того, чтобы она могла свободно вращаться, не задевая лимбы. Такая свободная стрелка довольно быстро устанавливается по магнитному меридиану, и будет сохранять его положение.

3. Вращают катушку около вертикальной оси и придают ей такое положение, при котором ее плоскость будет параллельна магнитной стрелке. Тогда плоскость катушки будет совмещена с плоскостью магнитного меридиана. В этом случае стрелка одним концом устанавливается на нулевое давление шкалы лимба.

4. Установите реостат на самое большое сопротивление и включив два витка прибора замыкают ключ К. Перемещением движка реостата увеличивают силу тока. Задавшись определенным углом отклонения стрелки / в пределах 35-55 / дают ей успокоится и производят отсчет ее положения по шкале лимба. Делать отсчет положения стрелки нужно обязательно по обоим ее концам: пусть эти отсчеты дают два значения угла d1 и d2. Записывают параметры Y.

5. Не меняя параметров цепи, коммутатором меняют направление тока в т-г. При той же (по абсолютной величине) силе тока делают еще два отсчета положения стрелки буссоли d1и d2.

6. Аналогично проделывают несколько опытов при различных значениях тока, беря углы отклонения в пределах 35-55.

7.Измеряют миллиметровой линейкой диаметр витков и находят их радиус.

8.Повторить опыты с числом витков 4,6,8,10.

9 .Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

№	n	d1 град	d2 град	d 1 град	d2 град	D ср град	Tg d	ч/(м)	У/А	H=	T'

10.Вычислить абсолютную и относительную погрешность Н.

Упражнение 2.Определить вертикальную составляющую Н и полную напряженность магнитного поля Земли Т, исходя из результатов опыта предыдущего упражнения, рис. 1 и принимая угол наклонения J равным 69.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Расскажите о земном магнетизме. Какого его происхождение? Какие вы знаете магнитные элементы^? В чем заключается практическое и теоретическое значение проблемы исследования земного магнетизма? В каких щитах горизонтальная составлявшая максимальна, в каких минимальна? Этот же вопрос для вертикальной составляющей земного магнитного поля.

2. Что такое плоскость магнитного меридиана?

3. Какие углы называются углами склонения и наклонения?

4. Закон Био-Савара-Лапласа (записать в скалярном и векторном виде).

5. Чему равна напряженность магнитного поля в центре кругового тока? Вывести формулу.

6. Почему катушка т-г делается всегда большего диаметра/ Z« 20см/.

7. Почему при отсчетах показания т-г нужно брать отчет по обоим концам стрелки?

8. Зачем нужно коммутировать ток в катушке т-г.?

9. Каким образом элементарные заряженные частицы из космического пространства улавливаются Землей/магнитная ловушка/?Что вы знаете о радиационных поясах вокруг Земли? Какова природа так называемого широтного эффекта?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА И ПОЛУПРОВОДНИКА (ТЕРМИСТОРА)

Цель работы: изучение методов термического коэффициента

сопротивления для проводников и полупроводников.

Приборы и принадлежности:

КРАТРАЯ ТЕОРИЯ

1. Все вещества в природе по своим электрическим свойствам делятся на проводники и диэлектрики (изоляторы). Диэлектрики - это вещества, которые практически тока не проводят (электроны все связаны). Проводники – вещества, хорошо проводящие ток. Различают проводники 1 рода (металлы) и проводники 2 рода (электролиты). Проводимость металлов обусловлена наличием свободных электронов в электролитах же-ионный тип проводимости.

Полупроводники в одних условиях ведут себя как проводники, а в других - как изоляторы. Проводимость полупроводника носит электронно-дырочный характер. Из электронной теории строения вещества известно, что положительной частицей является атом. Атом состоит из ядра, вокруг которого движутся электроны. Орбиты электронов не произвольны, а строго определены.

Орбиты подразделяются по слоям, причем энергия электронов, занимающих орбиты одного слоя, сравнительно близки друг другу. Энергия электронов, орбиты которых относятся к разным слоям, различаются уже на весьма большее величины. Электроны, движущиеся вокруг отдельных ядер на внутренних электронных оболочках, практически не меняются. Что же касается внешних электронных оболочек, то они в результате сближения отдельных атомов и возникающего при этом сильного взаимодействия между электронами перестраиваются. В одних случаях электроны продолжают удерживаться молекулам и ионам. В этом случае подвижность электронов ограничена, и вещество представляет собой твердый диэлектрик. Электроны (валентные) освобождаются, и приобретают подвижность в веществе, в этом случае представляет собой проводник – металл.

Валентные электроны обладают энергией. Электроны атома могут обладать только определенными значениями энергии. Эти значения называются энергетическими уровнями. Энергетические уровни объединяются в зоны, электроны внешней оболочки атома составляют валентные зоны. Существует число электронов, находящихся на более высоких энергетических уровнях. Эти уровни составляют зону проводимости. Электроны этой зоны называются электронами проводимости. Они совершают беспорядочное движение внутри тела, переходя от одних атомов к другим, то есть следующие уровни объединяются между собой и получают зону проводимости.

Энергетические зоны в металле (Рис.1). В полупроводниках зона проводимости отделена от валентной зоны, так называемой запрещенной зоной (Рис.2). В диэлектриках подобно полупроводникам присутствует широкая запрещенная зона (Рис.3).

2.Способность вещества проводить электрический ток характеризуется его проводимостью (G). Величина, обратная проводимости, называется сопротивлением (R). Сопротивление меняется при изменении температуры. Для большинства металлов сопротивление с повышением температуры увеличивается, с понижением - уменьшается.

Качественно это обстоятельство объясняет классическая теория проводимости металлов (Лоренц) тем, что при повышении температуры тепловое движение атомов мешает упорядоченному движению электронов. В результате сопротивление металлов увеличивается, а проводимость уменьшается.

Опыт показывает, что в первом приближении со противление проводника линейно возрастает с температурой по закону Rt = R₀ (1+αt) (1)

где R, R₀ - сопротивления при температуре и ,

α - температурный коэффициент сопротивления, показывающий величину отно­сительного изменения сопротивления при нагревании на один градус.

α (2)

Величину термического коэффициента можно получить, не прибегая к измерению. Для этого достаточно формулу (1) записать для сопротивления при двух разных температурах и поделить одно выражение на другое:

; ( 3)

Как показывает теория и опыт, при температуре равной нулю Кельвинов сопротивление металлов стремится к нулю. Одним из затруднений классической электронной теории металлов является невозможность правильно объяснить температурную зависимость сопротивления. Согласно этой теории R , а не , как показывает опыт ( См. Г. А. Зисман. О. М. Тодес. «Курс обшей физики». т. 2. - М : Наука. 1971, параграфы 20 и 21)

3.Правильное объяснение температурной зависимости сопротивления дает современная теория проводимости металлов, созданная на основе квантовой механика физиком Я. И. Френкелем и немецким физиком А. Зоммерфельдом. Это так называемая зонная теория.

Согласно зонной теории и, что полностью согласуется с опытом.

В отличие от металлов, где имеются свободные электроны в полупроводниках (германий, кремний, селен в др.) электроны находятся в связном или полусвободном состоянии (ковалентные парно - ионные связи в атомной кристаллической решетке). Поэтому электропроводность полупроводников при обычных температурах очень мала, а сопротивление их достигает громадных значений. При нормальных условиях полупроводники проводят ток в миллионы раз хуже, чем металлические проводники. По сравнению с металлами полупроводники обладают важным свойством: сопротивление полупроводника чрезвычайно чувствительно к внешним воздействиям (освещение, нагревание и др.).

Например, с повышением температуры полупроводника его электрическое сопротивление резко падает, электропроводность сильно возрастает. Это свойство полупроводников используется в термисторах, которые широко применяются в практике.

Зависимость сопротивления полупроводника от температуры можно объяснить с точки зрения зонной теории. Суть ее заключается в том, что энергия электронов твердого тела распределяется по энергетическим зонам, соответствующим определенным состояниям атомов (рис.1).

Состояниям невозбужденных атомов соответствует валентная или заполненная зона (1). Эти уровни энергии электронов полностью заполнены при абсолютном нуле.

Возбужденным состояниям атомов соответствует свободам зона или зона проводимости (3). Имея такие значения энергии, электроны в зоне проводимости являются свободными.

В металлах зона проводимости непосредственно примыкает к заполненной зоне или перекрывает ее (рис. 1 а), поэтому электроны могут легко переходить с одного уровня на другой. Этим обусловлена хорошая проводимость металлов.

В отличие от металлов, в полупроводниках заполненная зона отделена от зоны проводимости, так называемой запрещенной зоной шириной <W (2)

Для того чтобы полупроводник стал проводить ток, необходимо электроны перебросить в зону проводимости из валентной зоны, преодолев потенциальный барьер (запрещенную зону) шириной <W, за счет поглощения какой-либо энергии. В беспримесной (чистом) полупроводнике в энергетической зоне проводимости (свободной зоне) при обычных температурах имеется незначительное число электронов, которые попадают сюда из заполненной зоны, за счет энергии флуктуации теплового движении.

С повышением температуры тепловое движение становится более интенсивным, число флуктуаций растет, а вместе с ним возрастает число электронов проводимости. Поэтому проводимость полупроводника с повышением температуры резко возрастает. Наоборот, с уменьшением температуры число флуктуаций уменьшается, а вместе с ними уменьшается число электронов проводимости. При абсолютном нуле температуры электроны заполняют только валентную зону.

4. При температуре стремящейся к нулю, R в металлах стремится к нулю. Для некоторых металлов и сплавов в близи абсолютного нуля температуры, наблюдается скачкообразное падение сопротивления практически до нуля. При этом проводник приходит в сверхпроводящее состояние.

Температурная зависимость сопротивления широко используется в технике для создания термометров сопротивления.

5. Различают собственную и примесную проводимости полупроводников.

Собственная возникает в результате перехода электронов с верхних уровней валентной зоны в зону проводимости. При этом в зоне проводимости появляется некоторое число носителей тока- электронов, занимающих уровни вблизи дна зоны; одновременно в валентной зоне освобождается такое же число мест на верхних уровнях. Также свободные от электронов места на уровнях заполненной при абсолютном нуле валентной зоны называют дырками.

Электроны и образовавшиеся в таком же числе дырки являются носителями тока.

Типичным полупроводником являются элементы IV (группы периодической системы Менделеева - германий, кремний. Они образуют решетку, в которой каждый связав ковалентными (попарно электронными) связями с четырьмя равностоящими от него соседними атомами. При достаточно высокой температуре тепловое движение две может разорвать отдельные пары, освободив один электрон. Покинутое электроном место перестает быть нейтральным, в его окрестности возникает избыточный положительный заряд + образуется дырка. На это место может перескочить электрон одной из соседних пар. Если свободный электрон встретиться с дыркой, они рекомбинируют (соединяются). Это означает, что электрон нейтрализует избыточный положительный заряд, имеющийся в окрестности дырки, и теряет свободу передвижения до тех пор, пока снова не получит от кристаллической решетки энергию для своего высвобождения. Рекомбинация приводит к одновременному исчезновению свободного электрона и дырки. Итак, в полупроводнике идут одновременно два процесса: рождение попарно свободных электронов и дырок и рекомбинация.

В отсутствие внешнего электрического поля электроны проводимости и дырки движутся хаотически. При включении поля на хаотическое движение накладывается упорядоченное движение: электронов против поля и дырок - в направлении поля. Собственная электропроводность обусловливается как бы носителями зарядов двух знаков - отрицательными электронами и положительными дырками. Собственная проводимость наблюдается во всех без исключения полупроводниках при достаточно высоких температурах.

Примесная проводимость возникает, если некоторые атомы данного полупроводника заместить в узлах кристаллической решетки атомами, валентность которых отличается на единицу от валентности основных атомов. На рис.1 условно изображена решетка германия с примесью S-валентных атомов фосфора. Для образования ковалентных связей с соседями атому фосфора достаточно четырех электронов. Следовательно, пятый валентный электрон оказывается как бы лишним и легко отщепляется от атома за счет энергии теплового движения, образуя странствующий свободный электрон:

Образование свободного электрона не сопровождается нарушением ковалентных связей, т.е. образованием дырки. В полупроводнике с S-валентной примесью имеется только один вид носителей тока - электроны. Такой полупроводник обладает электронной проводимостью или является полупроводником п- типа (от слова neqativ - отрицательный). Атомы примеси, поставляющие электроны проводимости, называются донорами. Примеси искажают поле решетки, что приводит к возникновению на энергетической схеме так называемых донорных уровней, расположенных в запрещенной зоне кристалла (рис.2). Любой уровень валентной зоны или зоны проводимости может быть занят электроном, находящимся в любой месте кристалла. Если донорные уровни не расположены недалеко от потолка валентной зоны, они не могут существенно повлиять на электрические свойства кристалла.

Если же расстояние таких уровней от дна зоны проводимости гораздо меньше, чем ширина запрещенной зоны, то дело обстоит иначе. В этом случае энергия теплового движения даже при обычных температурах оказывается достаточной для того, чтобы перевести электроны с донорного уровня в зону проводимости

На рис. 3 условно изображена решетка кремния с примесью 3-валентных атомов бора. Трех валентных электронов атома бора недостаточно для образования связей со своими четырьмя соседями. Поэтому одна из связей окажется не укомплектованной н будет представлять собой место, способное захватить электрон. При переходе на это место электрона одной из соседних пар возникает дырка, которая будет кочевать по кристаллу. Вблизи атома примеси возникает избыточный отрицательный заряд, но он будет связан с данным атомом н не может стать носителем тока. Таким образом, в полупроводнике с 3-валентной примесью возникают носители тока только одного вида-дырки.

Проводимость в этом случае называется дырочной, а о полупроводнике говорят, что он принадлежит к p-типу (от слова positiv - положительный). Примеси, вызывающие возникновение дырок, называются акцепторными. На схеме уровней (Рис. 4) акцептору соответствует расположенный в запретной зоне недалеко от ее дна акцепторный уровень. Образованию дырки отвечает переход электрона из валентной зоны на акцепторный уровень. Обратный переход соответствует разрыву одной из четырех ковалентных связей атома примеси и его соседями и рекомбинации образовавшегося при этом электрона и дырки.

С повышением температуры концентрация примесных носителей тока быстро достигает насыщения. Это означает, что практически освобождаются все донорные или заполняются электронами все акцепторные уровни. Вместе с тем по мере роста температуры все в большей степени начинает сказываться собственная проводимость полупроводника, обусловленная переходом электронов непосредственно из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, при высоких температурах проводимость полупроводника складывается из собственной и примесной. При низких температурах преобладает примесная, а при высоких - собственная проводимость.

6.Предположим для упрощения расчетов:

1.Что время между двумя последовательными соударениями электронов одинаково для всех электронов, обозначим его за .

2. При каждом соударении электронов, он передает решетке накопленную энергию полностью и поэтому начинает движение со скоростью = 0 Плотность тока возникшая в металле под действием электрического поля с напряженностью Е

(1), где

n - концентрация электронов

e - заряд электрона

- скорость упорядоченного движения электронов

На каждый электрон действует сила в 1 кл F = e E (2)

По закону Ома, т.к. электроны движутся равноускоренно,

но так же F = ma (3)

Из формул (2) и (3) следует, что e = ma (4),

а и формулы (4) следует, что a = (5)

Т.к. (6) (6)

Из формул (5) и (6) =≫ = (7)

Из формулы (7) (8)

Электроны между соударениями движутся равноускоренно, то средняя скорость ( ). Значение средней скорости равно половине максимального значения.

(9)

Из формул (9) и (8) =≫ (10)

Из формул (1) и (10) j = (11)

Из формулы (11) видно плотность тока пропорциональна напряженности тока. Закон Ома для полупроводников в дифференциальной форме:

j =

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Приборы и принадлежности: МОСТ постоянного тока типа МО - 47, образец металлического сопротивления, образец полупроводникового сопротивления, термостат, два резистора, панель с переключателем, провода.

Порядок выполнения работы и обработка результатов:

Упражнение 1. Ознакомится с измерительным мостом постоянного тока по заводскому описанию. Подготовить мост к работе и измерить для тренировки сопротивления двух резисторов.

Упражнение 2. Подключить к измерительному мосту через панель с переключателем образцы металлического и полупроводникового сопротивления, которые установлены внутри термостата. При повороте переключателя на П измеряется сопротивление полупроводника, а при повороте на М- металла.

Упражнение 3. При отключенном термисторе зафиксировать исходную температуру в нем - Измерить при этой температуре сопротивление металла и полупроводника, данные записать в таблицы 1 и 2.

Упражнение 4.Включить термостат. Перевести переключатель в положение М. Следить за изменением температуры и подстраивать мост под изменяющееся сопротивление металла. t=25°C. Найти сопротивление проводника и записать в таблицу 1. (Помните: при увеличении температуры сопротивление металла увеличивается).

Упражнение 5. Перевести переключатель в положение П. Следите за изменением температуры и подстраивайте мост под изменяющееся сопротивление и записать в таблицу 2 (Помните: при повышении температуры сопротивление полупроводника уменьшается).

Упражнение 6. Последовательно включая то металл, то полупроводник измерить из сопротивления при температурах, указанных в таблицах 1 и 2.

Упражнение 7. Вычислить в записать в таблицы отношения 100%, характеризующие зависимость изменения сопротивления металла и полупроводника от температуры.

Упражнение 8. Построить на одном графике кривые, характеризующие зависимость сопротивления металла и полупроводника от температуры - (R/ ) 100% = f(t°). Масштаб для построения можно взять такой: 1% -1 мм, 1°С - 1 мм.

Упражнение 9. Вычислить температурные коэффициенты сопротивления, результаты внести в таблицы:

Упражнение 10. Проанализировать все результаты и дать им объяснения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем отличаются проводники, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории?

2. Как объяснить с точки зрения классической электронной теории температурную зависимость сопротивления металлов? Какие затруднения в объяснении экспериментальных данных встретила классическая теория?

3. Каковы основные положения современной теории проводимости? Как объяснить в рамках зонной теории температурную зависимость сопротивления проводников и полупроводников? Каков вид зависимости R проводника от Т (при не слишком высоких температурах)?

4. Что такое сверхпроводимость?

5. Объяснить с точки зрения зонной теории собственную и примесную электропроводность полупроводников (донорные и акцепторные примеси).

6. Справедлив ли закон Ома для полупроводников? Записать его.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5