Laboratorijski rad №8. Četiri sondemetoda mjerenja otpora poluvodiča

Opis ugradnje i metode mjerenja

Izmjerene i izračunate veličine za određivanje momenta inercije metodom torzionih vibracija

Zadatak 1. Određivanje perioda torzijskih vibracija uređaja, uređaja sa standardom, uređaja sa telom

Teorija metoda

Eksperimentalna postavka

Radni nalog

test pitanja

Književnost

Alekseeva Marija, učenica 11 „B“ razreda gimnazija br. 201, Moskva

Avdeeva istraživački rad o uvođenju ekologije

Target– metodom torzionih vibracija odrediti moment inercije tijela.

Uređaji i materijali: mjerna instalacija, komplet karoserija, štoperica.

Mjerni sklop je okrugli disk okačen na elastičnu čeličnu žicu i dizajniran da primi tijela čiji moment inercije treba odrediti (slika 8.1).

Rice. 8.1

Uređaj se centrira pomoću dva pomična utega pričvršćena na disk. Okretanjem diska uređaja pod određenim kutom oko vertikalne ose, čelični ovjes se uvija.

Kada se tijelo rotira za ugao , žica se uvija i nastaje moment sila M nastojeći vratiti tijelo u položaj ravnoteže. Eksperiment pokazuje da je moment sila u prilično širokom rasponu M proporcionalno ugao uvijanja  , tj.
(uporedi: elastična sila
). Disk se oslobađa, omogućavajući mu da izvodi torzijske vibracije. Period torzijskih vibracija određen je izrazom
, gdje f– modul torzije; J je moment inercije oscilirajućeg sistema.

Za instrument
. (8.1)

Jednakost (8.1) sadrži dvije nepoznate veličine f i J itd. Stoga je potrebno ponoviti eksperiment, nakon postavljanja referentnog tijela sa poznatim momentom inercije na disk za podešavanje. Za standard se uzima čvrsti cilindar čiji je moment inercije J ovo .

Nakon što smo standardom odredili novi period oscilovanja uređaja, sastavljamo jednačinu sličnu jednačini (8.1):

. (8.2)

Rješavajući sistem jednačina (8.1) i (8.2), određujemo modul torzije f i moment inercije uređaja J itd sa ovim položajem opterećenja. (Izvođenje proračunskih formula za f i J itd uradite sami u pripremi za laboratorijski rad i uključite ga u izvještaj). Nakon uklanjanja standarda, na disk uređaja se postavlja tijelo čiji se moment inercije u odnosu na os uređaja mora odrediti. Instalacija se centrira i ponovo se određuje period torzijskih vibracija T 2 , što se u ovom slučaju može zapisati kao

. (8.3)

Znajući i f, izračunati moment inercije tijela u odnosu na osu uređaja na osnovu formule (8.3).

Podaci svih mjerenja i proračuna unose se u tabelu. 8.1.

Tabela 8.1

t itd	T itd	t 1	T 1	t 2	T 2





	< T itd >=	< T 1 >= < ¦ >= < J itd >=	< T 2 >= < J t >

1. Izmjerite vrijeme štopericom t itd 20-30 kompletnih vibracija uređaja i odredite
.

2. Ponovite eksperiment 5 puta i odredite < T itd > .

3. Stavite etalon na disk uređaja i na sličan način odredite < T 1 >.

4. Postavite tijelo na disk uređaja, centrirajte instalaciju, odredite < T 2 > .

Zapišite rezultate mjerenja u tabelu. 8.1

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA RUJSKE FEDERACIJE

SIBIRSKI DRŽAVNI VAZDUŠOPISNI UNIVERZITET

nazvan po akademiku M.F. Reshetnev

Katedra za tehničku fiziku

Laboratorija #8

ČETIRI SONDE ZA MERENJE OTPORNOSTI POLUPROVODNIKA

Uputstvo za izvođenje laboratorijskih radova na kursu "Solid State Electronics"

Sastavio: Parshin A.S.

Krasnojarsk 2003

Laboratorijski rad №8. Metoda sa četiri sonde za merenje otpornosti poluprovodnika1

Teorija metoda . 1

Eksperimentalna postavka . 3

Radni nalog .. 5

Zahtjevi za formatiranje izvještaja . 7

test pitanja .. 7

Književnost . 7

Cilj: proučavanje temperaturne zavisnosti specifičnog električni otpor poluvodič metodom sa četiri sonde, određivanje pojasnog razmaka poluprovodnika.

Četiri sonde metoda mjerenja otpornosti poluvodiča je najčešća. Prednost ove metode je što njena primjena ne zahtijeva stvaranje omskih kontakata na uzorku, već je moguće mjeriti otpornost uzoraka najrazličitijih oblika i veličina. Uslov za njegovu upotrebu u pogledu oblika uzorka je postojanje ravne površine, čije linearne dimenzije premašuju linearne dimenzije sondnog sistema.

Krug za mjerenje otpora metodom sa četiri sonde prikazan je na sl. 1. Četiri metalne sonde sa malom kontaktnom površinom postavljene su duž prave linije na ravnu površinu uzorka. Udaljenosti između sondi s 1 , s2 i s3 . Preko eksternih sondi 1 i 4 propušta električnu struju I 14 , na internim sondama 2 i 3 izmjeriti razliku potencijala U 23 . Po izmjerenim vrijednostima I 14 i U 23 može se definisati otpornost poluprovodnik.

Da bismo pronašli formulu za izračunavanje otpornosti, prvo razmotrimo problem raspodjele potencijala oko posebne tačke sonde (slika 2). Da bismo riješili ovaj problem, potrebno je upisati Laplaceovu jednačinu sferni sistem koordinate, jer raspodjela potencijala ima sfernu simetriju:

.(1)

Rješenje jednadžbe (1) pod uvjetom da je potencijal pri r=0 pozitivna, teži nuli, vrlo velika r ima sljedeći oblik

Integraciona konstanta With može se izračunati iz uslova za jačinu električnog polja E na određenoj udaljenosti od sonde r=r0 :

Budući da je gustina struje koja teče kroz hemisferu poluprečnika r0 , j =I/(2πr0 2), a u skladu sa Ohmovim zakonom j =E/ρ , onda E(r0)=I ρ / (2π r0 2).

Dakle

Ako je kontaktni radijus r1 , zatim potencijal njegovog vrha

Očigledno je da potencijal na uzorku u tački njegovog kontakta sa sondom ima istu vrijednost. Prema formuli (3), slijedi da se glavni pad napona javlja u području blizu kontakta i stoga je vrijednost struje koja teče kroz uzorak određena otporom područja blizu kontakta. Dužina ovog područja je manja, što je manji polumjer sonde.

Električni potencijal u bilo kojoj tački uzorka može se naći kao algebarski zbir potencijala stvorenih u toj tački strujom svake sonde. Za struju koja teče u uzorak, potencijal je pozitivan, a za struju koja teče iz uzorka negativan. Za sistem sondi prikazan na sl. 1, potencijali mjernih sondi 2 i 3

;

Razlika potencijala između mjernih kontakata 2 i 3

Otuda i otpornost uzorka

.(5)

Ako su razmaci između sondi isti, tj. s 1 =s 2 =s 3 =s , onda

Dakle, za mjerenje specifičnog električni otpor uzorak metodom sa četiri sonde, dovoljno je izmjeriti razmak između sondi s , pad napona U 23 na mjerne sonde i struju koja teče kroz uzorak I 14 .

Mjerna postavka je izvedena na bazi univerzalnog laboratorijskog stalka. U ovom laboratorijskom radu koriste se sljedeći uređaji i oprema:

1. Toplotna komora sa uzorkom i mjernom glavom;

2. DC izvor TES-41;

3. Izvor istosmjernog napona B5-47;

4. Univerzalni digitalni voltmetri V7-21A;

5. Spojne žice.

Blok dijagram eksperimentalne postavke prikazan je na sl. 3.

Uzorak se postavlja na merni stepen toplotne komore. Mjerna glava je pritisnuta opružnim mehanizmom manipulatora na ravnu poliranu površinu uzorka. Unutar mjernog stola nalazi se grijač, koji se napaja stabiliziranim izvorom jednosmjerne struje TES-41, koji radi u režimu stabilizacije struje. Temperaturu uzorka kontrolira termoelement ili termička otpornost. Da biste ubrzali proces mjerenja, možete koristiti graduirane krivulje predstavljene u dodatku, koje vam omogućavaju da odredite temperaturu uzorka iz struje grijača. Vrijednost struje grijača mjeri se ampermetrom ugrađenim u izvor struje.

Struja preko kontakata 1 i 4 kreira se pomoću podesivog stabilizovanog istosmjernog izvora B7-47 i upravlja se univerzalnim digitalnim uređajem V7-21A, uključenim u ampermetarskom modu. Napon koji se javlja između mjernih sondi 2 i 3 bilježi se digitalnim voltmetrom visokog otpora V7-21A. Mjerenja se moraju izvoditi pri najnižoj struji kroz uzorak, što je određeno mogućnošću mjerenja niskih napona. Pri velikim strujama moguće je zagrijavanje uzorka, što iskrivljuje rezultate mjerenja. Smanjenje radne struje istovremeno smanjuje modulaciju provodljivosti uzorka uzrokovanu ubrizgavanjem nosioca naboja tokom protoka struje.

Glavni problem u mjerenju električni otpor metode sonde je problem kontakata. Za uzorke visokog vakuuma, ponekad je potrebno izvršiti električno formiranje kontakata kako bi se postigle niske kontaktne otpornosti. Formiranje kontakata mjerne sonde vrši se kratkim dovođenjem konstantnog napona od nekoliko desetina ili čak stotina volti na mjernu sondu.

1. Upoznajte se sa opisom uređaja potrebnih za obavljanje posla. Sastavite šemu mjerne postavke prema sl. 3. Prilikom povezivanja univerzalnih voltmetara V7-21A obratite pažnju da jedan mora raditi u načinu mjerenja napona, a drugi - u trenutnom mjerenju. Na dijagramu su označene ikonama. " U" i " ja" respektivno. Provjerite ispravnu postavku prekidača načina rada na ovim uređajima.

2. Nakon što nastavnik ili inženjer provjeri ispravnost sklopa mjerne instalacije, uključi voltmetre i izvor napona B7-47.

3. Postavite napon izvora B7-47 na 5V. Ako se napon i struja na uzorku mijenjaju s vremenom, onda uz pomoć nastavnika ili inženjera, električno oblikovanje kontakata mjerne sonde.

4. Izvršite mjerenja pada napona U+ 23 i U– 23 za različite smjerove struje I 14 . Dobijene vrijednosti napona su usrednjene za th, kako bi se na ovaj način isključio longitudinalni termo-EMF koji nastaje na uzorku zbog gradijenta temperature. Podatke eksperimenta i proračune vrijednosti naprezanja unesite u tablicu 1.

Obrazac tabele 1

	Učitavam, A	T,K	I 14, mA	U + 23 , AT	U – 23 , AT

5. Ponovite mjerenja na drugoj temperaturi uzorka. Da biste to učinili, morate postaviti struju grijača termalne komore I opterećenje,= 0,5 A, sačekajte 5-10 minuta da se temperatura uzorka stabilizuje i zabeležite očitanja instrumenta u tabeli 1. Odredite temperaturu uzorka koristeći kalibracione krivulje predstavljene u Dodatku.

6. Slično, izvršite mjerenja uzastopno za vrijednosti struje grijača od 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Zapišite rezultate svih mjerenja u tabelu 1.

7. Obraditi dobijene eksperimentalne rezultate. Da biste to učinili, koristeći rezultate prikazane u tabeli 1, izračunajte 10 3 /T , specifično električni otpor uzorak na svakoj temperaturi ρ prema formuli (6), električna provodljivost

prirodni logaritam električne provodljivosti ln σ . Zabilježite sve rezultate proračuna u tabeli 2.

Obrazac tabele 2

	T,K	, K-1	ρ, Ohm m	σ, (Ohmm) -1	log σ

8. Napravite graf zavisnosti. Analizirati tok krivih, označiti područja nečistoća i intrinzične provodljivosti. kratak opis zadatka postavljenog u radu;

· dijagram podešavanja mjerenja;

· rezultati mjerenja i proračuna;

· graf zavisnosti;

· analiza dobijenih rezultata;

· zaključci rada.

1. Unutrašnji i ekstrinzični poluprovodnici. Pojasna struktura intrinzičnih i nečistih poluprovodnika. širina pojasa. Energija aktivacije nečistoća.

2. Mehanizam električne provodljivosti unutrašnjih i ekstrinzičnih poluprovodnika.

3. Temperaturna ovisnost električne provodljivosti intrinzičnih poluvodiča.

4. Temperaturna ovisnost električne provodljivosti nečistoća poluvodiča.

5. Određivanje pojasnog pojasa i energije aktivacije nečistoće iz temperaturne zavisnosti električne provodljivosti.

6. Četiri sonde Metoda mjerenja električni otpor poluprovodnici: opseg, njegove prednosti i nedostaci.

7. Problem raspodjele potencijala električnog polja u blizini sonde.

8. Izvođenje formule za proračun (6).

9. Šema i princip rada eksperimentalne postavke.

10. Objasnite eksperimentalno dobijeni graf ovisnosti, kako je iz ovog grafa određen raspon pojasa?

1. Pavlov L.P. Metode mjerenja parametara poluprovodničkih materijala: Udžbenik za univerzitete. - M.: Više. škola, 1987.- 239 str.

2. Lysov V.F. Radionica fizike poluprovodnika. –M .: Prosvjeta, 1976.- 207 str.

3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Solid State Electronics: Tutorial. za studente. - M.: Više. škola, 1986.- 304 str.

4. Kittel C. Uvod u fiziku čvrsto telo. - M.: Nauka, 1978. - 792 str.

5. Shalimova K.V. Fizika poluprovodnika: udžbenik za srednje škole. - M.: Energy, 1971. - 312 str.

6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fizičke osnove elektronske tehnologije: udžbenik za univerzitete. - M.: Više. škola., 1982.- 608 str.

Pregled časa fizike u 8. razredu

Tema: Laboratorijski rad "Mjerenje snage i rada struje u električnoj lampi."Ciljevi lekcije : 1. Formirati praktične vještine učenika u radu sa električna kola. 2. Razvijati kognitivne procese: pamćenje, logičko razmišljanje- kroz konstruisanje zaključaka, pažnju - kroz sposobnost analize, donošenja zaključaka, sumiranja u toku praktičnog rada i rešavanja problema. 3. Dajte svakom učeniku priliku da osjeti svoj potencijal.

TOKOM NASTAVE

I. Ažuriranje znanja, postavljanje ciljeva. Hajde da postavimo cilj tako da nakon ove lekcijelako svako može da izmeriI, iU, izračunati rad i snagu električna struja .Danas ćemo raditi na utvrđivanju rada i snage električne struje. Svako će raditi svojim tempom, pa će neko moći manje, neko više, ali laboratorijski rad je obavezan za sve.Ocenjuje se izveštaj o rezultatima rada. Ponavljanje, priprema za laboratorijski rad.

Kakav je rad električne struje? Kako se može izračunati? U kojim jedinicama se mjeri? Šta električna energija? Kako se može izračunati? U kojim jedinicama se mjeri? Koje metode mjerenja poznajete fizičke veličine? Kako biste predložili mjerenje struje i napona? Kako spojiti ampermetar i voltmetar u strujni krug?

Dakle, izložimo plan za izvođenje radova. Procijenjeni odgovor učenika: - Nacrtajte dijagram električnog kola. - Sastavite električni krug prema dijagramu. – Izmjerite struju i napon. - Izračunajte formule za rad i trenutnu snagu. - Izračunajte snagu iz očitavanja na bazi sijalice. – Uporedite proračune u dva slučaja.

II. Ponavljamo pravila ponašanja za laboratorijska lekcija nakon čega slijedi potpis u sigurnosnom dnevniku.

I N S T R U K T I A

u bezbjednosti za učionicu fizike

Budite oprezni i disciplinovani, tačno se pridržavajte uputstava nastavnika.

Ne počinjite sa radom bez dozvole nastavnika.

Uređaje, materijale, opremu postavite na svoje radno mjesto tako da spriječite njihov pad ili prevrtanje.

Prije izvođenja posla potrebno je pažljivo proučiti njegov sadržaj i napredak.

Kako biste spriječili pad tokom eksperimenata, pričvrstite stakleno posuđe u podnožje stativa.

Prilikom izvođenja eksperimenata nemojte dozvoliti maksimalna opterećenja mjernih instrumenata. Budite posebno oprezni kada radite sa staklenim posuđem. Ne vadite termometre iz očvrsnutih epruveta.

provjerite ispravnost svih pričvrsnih elemenata u uređajima i učvršćenjima. Nemojte dodirivati niti se naginjati preko rotirajućih dijelova mašine.

Kada sastavljate eksperimentalne postavke, koristite žice sa jakom izolacijom bez vidljivih oštećenja.

Prilikom sastavljanja električnog kruga izbjegavajte ukrštanje žica, zabranjeno je koristiti provodnike s pohabanom izolacijom i prekidače otvorenog tipa.

Posljednji spojite izvor struje u električni krug. Uključite sklopljeno kolo tek nakon provjere i uz dozvolu nastavnika.

Ne dodirujte delove strujnih kola bez izolacije. Nemojte ponovo spajati strujne krugove ili mijenjati osigurače dok se napajanje ne isključi.

Pazite da slučajno ne dodirnete rotirajuće dijelove električnih mašina tokom rada. Nemojte vršiti ponovno spajanje u električnim krugovima strojeva dok se armatura ili rotor stroja potpuno ne zaustavi

III. Na ekranu - moguća varijanta radne listove koje učenici mogu koristiti.

Laboratorija #7

"Mjerenje snage i rada struje u električnoj lampi"

Cilj: naučite kako odrediti snagu i strujni rad u lampi pomoću ampermetra, voltmetra i sata . Uređaji i materijali: napajanje, niskonaponska lampa na postolju, voltmetar, ampermetar, ključ, spojne žice, sat sa sekundnom kazaljkom. Radne formule: P = U XI A = P Xt .
Završetak radova1 .Sklapam lanac prema šemi:
2. Voltmetrom mjerim napon na lampi : U = B3. Ja mjerim struju ampermetrom: I = A4. Izračunavam snagu struje u lampi: P = W. 5. Bilježim vrijeme paljenja i gašenja lampe: t = 60 c . Po vremenu sagorevanja i snazi odredite rad struje u lampi : A = J. 6. Provjeravam da li primljena vrijednost snage odgovara snazi naznačenoj na lampi. Na snagu lampeP = U XI = uto U eksperimentu = uto zaključak: snaga lampe je W, rad struje u minuti \u003d J. Snaga naznačena na lampi i snaga dobijena u eksperimentu se ne poklapaju jer
IV. Rješavanje problema (za one koji to mogu ranije):
1. Kao rezultat provlačenja žice kroz mašinu za izvlačenje, njena dužina se povećala za 3 puta (sa istom zapreminom). Koliko se puta promijenila površina poprečnog presjeka i otpor žice u ovom slučaju? Odgovor: Površina se smanjila za 3 puta, a otpor je povećan za 9 puta.
2. Postoje dvije bakarne žice iste dužine. Površina poprečnog presjeka prve žice je 1,5 puta veća od druge. U kojoj žici će jačina struje biti veća i koliko puta sa istim naponom na njima? Odgovori : AT 1 žice, jačina struje će biti 1,5 puta veća, jer. otpor ove žice je manji.
3. Dvije žice - aluminijska i bakrena - imaju istu površinu poprečnog presjeka i otpor. Koja žica je duža i za koliko? (otpor bakra je 0,017 ohm mm 2 /m, a aluminijuma 0,028 ohm mm 2 /m) Odgovor: Bakarna žica je 1,6 puta duža, jer je otpornost bakra 1,6 puta manja od otpornosti aluminijuma.

Sumiranje lekcije:

Šta je bio vaš lični cilj? Da li je postignuto? Ocijenite svoj rad na času.

Lekcija 47

Mjerenje brzine neravnomjernog kretanja

brigada __________________

__________________

Oprema: uređaj za proučavanje pravolinijsko kretanje, tronožac.

Cilj: dokazati da se tijelo koje se kreće pravolinijski po nagnutoj ravni giba ravnomjernim ubrzanjem i pronađi vrijednost ubrzanja.

Na lekciji, tokom demonstracionog eksperimenta, uverili smo se da ako telo ne dodiruje nagnutu ravan duž koje se kreće (magnetna levitacija), onda je njegovo kretanje ravnomerno ubrzano. Pred nama je zadatak da shvatimo kako će se tijelo kretati u slučaju kada klizi po nagnutoj ravni, tj. između površine i tijela postoji sila trenja koja sprječava kretanje.

Postavimo hipotezu da tijelo klizi duž nagnute ravni, također ravnomjerno ubrzane, i provjerimo to eksperimentalno crtanjem ovisnosti brzine kretanja o vremenu. Uz jednoliko ubrzano kretanje, ovaj graf je prava linija koja izlazi iz početka. Ako se grafik koji smo konstruisali, do greške merenja, može smatrati pravom linijom, onda se kretanje na proučavanom segmentu putanje može smatrati ravnomerno ubrzanim. Inače se radi o složenijem neujednačenom kretanju.

Da bismo odredili brzinu u okviru naše hipoteze, koristimo formule ravnomerno kretanje. Ako kretanje počinje iz mirovanja, onda V = at (1), gdje a- ubrzanje, t- vrijeme putovanja V- brzina tijela u jednom trenutku t. Za jednoliko ubrzano kretanje bez početne brzine, relacija s = at 2 /2 , gdje s- putanja koju tijelo pređe tokom kretanja t. Iz ove formule a =2 s / t 2 (2) Zamijenimo (2) u (1), dobićemo: (3). Dakle, da bi se odredila brzina tijela u datoj tački putanje, dovoljno je izmjeriti njegovo kretanje od početne tačke do ove tačke i vrijeme kretanja.

Proračun granica greške. Brzina se utvrđuje iz eksperimenta indirektnim mjerenjima. Direktnim mjerenjima nalazimo put i vrijeme, a zatim prema formuli (3) brzinu. Formula za određivanje granice greške brzine u ovom slučaju je: (4).

Evaluacija dobijenih rezultata. Zbog činjenice da postoje greške u mjerenju udaljenosti i vremena, vrijednosti brzine V ne leže tačno na pravoj liniji (slika 1, crna linija). Da bi se odgovorilo na pitanje može li se proučavano kretanje smatrati ravnomjerno ubrzanim, potrebno je izračunati granice greške promjene brzine, ucrtati ove greške na grafikon za svaku promijenjenu brzinu (crvene trake), nacrtati koridor (isprekidane linije) ,

Izvan granica greške. Ako je to moguće, onda se takvo kretanje sa datom greškom mjerenja može smatrati ravnomjerno ubrzanim. Prava linija (plava) koja dolazi iz ishodišta koordinata, nalazi se u potpunosti u ovom koridoru i prolazi što bliže izmjerenim vrijednostima brzina je željena ovisnost brzine o vremenu: V = at. Da biste odredili ubrzanje, morate uzeti proizvoljnu tačku na grafu i podijeliti vrijednost brzine u ovoj tački V 0 s vremenom u njoj t 0: a=V 0 / t 0 (5).

Radni proces:

1. Montiramo instalaciju za određivanje brzine. Šinu vodilicu fiksiramo na visini od 18-20 cm.Kočiju postavljamo na sam vrh šine i postavljamo senzor tako da se štoperica uključi u trenutku kada se kolica kreće. Drugi senzor će biti postavljen uzastopno na udaljenostima: 10, 20, 30, 40 cm za 4 eksperimenta. Podaci se unose u tabelu.

2. Napravimo 6 pokretanja kolica za svaku poziciju drugog senzora, svaki put unoseći očitanja štoperice u tabelu. Table









Brzina	Brzina	Brzina	Brzina

3. Izračunavamo prosječnu vrijednost vremena kretanja kolica između senzora - t cf.

4. Zamjenom vrijednosti s i t cf u formulu (3) određujemo brzine na mjestima gdje je instaliran drugi senzor. Podaci se unose u tabelu.

5. Gradimo graf zavisnosti brzine kolica od vremena.

Greška u mjerenju puta i vremena:

∆s= 0,002 m, ∆t=0,01 s.

7. Koristeći formulu (4), nalazimo ∆V za svaku vrijednost brzine. U ovom slučaju, vrijeme t u formuli je t cf.

8. Pronađene vrijednosti ∆V su iscrtane na grafikonu za svaku ucrtanu tačku.

. Gradimo koridor grešaka i vidimo da li izračunate brzine V padaju u njega.

10. Povlačimo pravu liniju V=at u koridoru grešaka od početka koordinata i određujemo vrijednost ubrzanja iz grafika a prema formuli (5): a=

Zaključak:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laboratorija #5

Laboratorija #5

Određivanje optičke snage i žižne daljine konvergentnog sočiva.

Oprema: ravnalo, dva pravougaonog trougla, dugo fokus konvergentno sočivo, sijalica na postolju sa kapom, izvor struje, prekidač, spojne žice, ekran, vodilica.

Teorijski dio:

Najjednostavniji način za mjerenje snage prelamanja i žižne daljine sočiva je korištenje formule sočiva

d je udaljenost od objekta do sočiva

f je udaljenost od sočiva do slike

F - žižna daljina

Optička snaga sočiva naziva se vrijednost

Kao objekt koristi se slovo koje svijetli difuznom svjetlošću u kapici iluminatora. Na ekranu se dobija stvarna slika ovog slova.

Slika je stvarno obrnuta uvećana:

Slika je imaginarno direktno uvećana:

Okvirni tok radova:

F=8cm=0,08m

F=7cm=0,07m

F=9cm=0.09m

Laboratorijski rad iz fizike br.3

Laboratorijski rad iz fizike br.3

učenici 11. razreda "B"

Alekseeva Maria

Definicija ubrzanja slobodan pad koristeći klatno.

Oprema:

Teorijski dio:

Za mjerenje ubrzanja slobodnog pada koriste se različiti gravimetri, posebno uređaji s klatnom. Uz njihovu pomoć moguće je izmjeriti ubrzanje slobodnog pada sa apsolutnom greškom reda veličine 10 -5 m/s 2 .

U radu se koristi najjednostavniji uređaj klatna - lopta na niti. Za male veličine kuglica u poređenju sa dužinom konca i malim odstupanjima od ravnotežnog položaja, period oscilovanja je jednak

Da bi se povećala tačnost mjerenja perioda, potrebno je preostalo vrijeme t mjeriti veliki broj N potpunih oscilacija klatna. Zatim period

A ubrzanje slobodnog pada može se izračunati po formuli

Provođenje eksperimenta:

Postavite tronožac na ivicu stola.

Na njegovom gornjem kraju prsten ojačajte spojnicom i na njega okačite lopticu na konac. Lopta treba da visi na udaljenosti od 1-2 cm od poda.

Izmjerite dužinu l klatna pomoću trake.

Pobudite oscilacije klatna tako što ćete loptu skrenuti u stranu za 5-8 cm i pustiti je.

Izmjerite vrijeme t 50 oscilacija klatna u nekoliko eksperimenata i izračunajte t cf:

Izračunajte prosječnu apsolutnu grešku mjerenja vremena i unesite rezultate u tabelu.

Izračunajte ubrzanje slobodnog pada koristeći formulu

Definiraj relativna greška mjerenja vremena.

Odrediti relativnu grešku u mjerenju dužine klatna

Izračunajte relativnu grešku mjerenja g koristeći formulu

Zaključak: Ispada da je ubrzanje slobodnog pada, mjereno klatnom, približno jednako tabličnom ubrzanju slobodnog pada (g = 9,81 m / s 2) s dužinom navoja od 1 metar.

Nastavnik fizike gimnazije br. 201 Lvovsky M.B.

Laboratorija #4

Laboratorija #4

Mjerenje indeksa prelamanja stakla

učenice 11. razreda "B" Alekseeva Marija.

Cilj: mjerenje indeksa prelamanja staklene ploče u obliku trapeza.

Teoretski dio: indeks loma stakla u odnosu na zrak određuje se formulom:

Tablica obračuna:

Izračuni:

n pr1= AE1 / DC1 =34mm/22mm=1.5

n pr2= AE2 / DC2 =22mm/14mm=1,55

Zaključak: Određivanjem indeksa prelamanja stakla možemo dokazati da ova vrijednost ne zavisi od upadnog ugla.

Laboratorija #6

Laboratorijski rad №6.

Merenje svetlosnog talasa.

Oprema: difrakciona rešetka sa periodom od 1/100 mm ili 1/50 mm.

Shema instalacije:

Holder.
Crni ekran.
Uzak vertikalni razmak.

Svrha rada: eksperimentalno određivanje svjetlosnog vala pomoću difrakcijske rešetke.

Teorijski dio:

Difrakciona rešetka je skup velikog broja vrlo uskih proreza razdvojenih neprozirnim prostorima.

Izvor

Talasna dužina je određena formulom:

Gdje je d period rešetke

k je red spektra

Ugao pod kojim se posmatra maksimalno osvetljenje

Jednačina difrakcijske rešetke:

Pošto uglovi pod kojima se posmatraju maksimumi 1. i 2. reda ne prelaze 5 , umesto sinusa uglova mogu se koristiti njihove tangente.

dakle,

Razdaljina a računajući duž ravnala od rešetke do ekrana, udaljenost b– na skali ekrana od proreza do odabrane linije spektra.

Konačna formula za određivanje talasne dužine je

U ovom radu greška mjerenja valnih dužina nije procijenjena zbog određene nesigurnosti u izboru srednjeg dijela spektra.

Okvirni tok radova:

b=8 cm, a=1 m; k=1; d=10 -5 m

(crvena boja)

d je period gritinga

Zaključak: Eksperimentalnim mjerenjem talasne dužine crvene svjetlosti pomoću difrakcijske rešetke, došli smo do zaključka da ona omogućava vrlo precizno mjerenje valnih dužina svjetlosnih valova.

Lekcija 43

Lekcija 43

Mjerenje ubrzanja tijela

brigada __________________

____________________

Svrha studije: izmjerite ubrzanje šipke duž ravnog nagnutog žlijeba.

Uređaji i materijali: tronožac, vodilica, kolica, utezi, senzori vremena, elektronska štoperica, jastučić od pjene.

Teorijska opravdanost rada:

Ubrzanje tijela ćemo odrediti prema formuli: , gdje je v 1 i v 2 trenutne brzine tijela u tačkama 1 i 2, mjereno u vremenima t 1 i t 2 , respektivno. Za os X odaberite ravnalo smješteno duž vodilice.

Radni proces:

1. Na ravnalu biramo dvije tačke x 1 i x 2 u kojima ćemo mjeriti trenutne brzine i njihove koordinate unijeti u tabelu 1.

Tabela 1.

Tačke na X-osi za mjerenje trenutne brzine		Δx 1 \u003d x ’ 1 - x 1 Δh 1 = cm				Δx 2 \u003d x ’ 2 - x 2 Δh 2 = cm
Definicija vremenskih intervala	Δt 1 \u003d t ’ 1 - t 1 Δ t 1 = c			Δt 2 \u003d t ’ 2 - t 2 Δ t 2 = c
Određivanje trenutne brzine	v 1 \u003d Δx 1 / Δt 1 v 1 = gospođa		v 2 \u003d Δx 2 / Δt 2 v 2 = gospođa		Δ v= gospođa
Određivanje vremenskog intervala između tačaka merenja brzine	Δ t= sa
Određivanje ubrzanja kolica

2. Odabrati na točkama ravnala x ’ 1 i x ’ 2 krajnje tačke intervala za mjerenje trenutnih brzina i izračunati dužine segmenata Δh 1 i Δh 2 .

3. Instalirajte senzore za mjerenje vremena prvo na tačke x 1 i x ’ 1, pokrenite kolica i zabilježite izmjereni vremenski interval za prolazak kolica između senzora Δ t 1 do stola.

4. Ponovite mjerenje za interval Δ t 2 , vrijeme za koje kolica prolazi između tačaka x 2 i x ’ 2, postavljanje senzora na ove tačke i pokretanje kočije. Podaci će se također unijeti u tabelu.

5. Odredite trenutne brzine v 1 iv 2 u tačkama x 1 i x 2, kao i promena brzine između tačaka Δ v, podaci se unose u tabelu.

6. Definirajte vremenski interval Δ t\u003d t 2 - t 1, koji će kočija potrošiti na prolazak segmenta između tačaka x 1 i x 2. Da bismo to učinili, senzore ćemo postaviti na tačke x 1 i x 2 i pokrenuti kočiju. Vrijeme koje pokazuje štoperica upisuje se u tabelu.

7. Izračunajte ubrzanje vagona a prema formuli. Rezultat stavljamo u zadnji red tabele.

8. Zaključujemo o kakvom se pokretu radi.

Zaključak: _______________________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Pažljivo rastavljamo instalaciju, predajemo radove i napuštamo čas sa osjećajem postignuća i dostojanstva.

Laboratorijski rad iz fizike №7

Učenici 11. razreda "B" Sadykova Marija

Promatranje kontinuiranih i linijskih spektra.

Oprema: projektor, spektralne cijevi sa vodonikom, neonom ili helijumom, visokonaponski induktor, napajanje, tronožac, spojne žice, staklena ploča sa zakošenim rubovima.

Cilj: uz potrebnu opremu, posmatrati (eksperimentalno) kontinuirani spektar, neon, helijum ili vodonik.

Radni proces:

Ploču postavljamo vodoravno ispred oka. Kroz rubove na ekranu promatramo sliku kliznog proreza projekcionog aparata. Primarne boje rezultirajućeg kontinuiranog spektra vidimo sljedećim redoslijedom: ljubičasta, plava, cijan, zelena, žuta, narandžasta, crvena.

Ovaj spektar je kontinuiran. To znači da su sve talasne dužine predstavljene u spektru. Tako smo saznali da kontinuirani spektri daju tijela koja su u čvrstom ili tečno stanje i visoko komprimiranim plinovima.

Vidimo mnoge obojene linije odvojene širokim tamnim prugama. Prisustvo linijskog spektra znači da supstanca emituje svetlost samo određene talasne dužine.

Spektar vodonika: ljubičasta, plava, zelena, narandžasta.

Najsjajnija je narandžasta linija spektra.

Spektar helijuma: plava, zelena, žuta, crvena.

Najsjajnija je žuta linija.

Na osnovu našeg iskustva možemo zaključiti da linijski spektri daju sve supstance u gasovitom stanju. U ovom slučaju, svjetlost emitiraju atomi koji praktički ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Izolovani atomi emituju strogo definisane talasne dužine.

Lekcija 37

Lekcija42 . Laboratorijski rad №5.

Ovisnost jačine elektromagneta o jačini struje

brigade ___________________

___________________

Cilj: Odrediti odnos između jačine struje koja teče kroz zavojnicu elektromagneta i sile kojom elektromagnet privlači metalne predmete.

Uređaji i materijali: kalem sa jezgrom, ampermetar, varijabilni otpor (reostat), dinamometar, napajanje, ekser, spojne žice, ključ, tronožac sa držačem, metalni stalak za magnetne dijelove.

X rad od:

1. Sastavite instalaciju prikazanu na slici. Pričvrstite jezičak držača na vrh stativa. Pričvrstite vrh dinamometra u držač kao što je prikazano. Zavežite konac za nokat tako da uđe u udubljenje na oštrom kraju nokta i da se ne skida s njega. Na suprotnoj strani konca napravite petlju i objesite čavao na kuku dinamometra.

Zabilježite očitanja dinamometra. Ovo je težina eksera, trebat će vam kada mjerite snagu magneta:

3. Sastavite električni krug prikazan na slici. Ne uključujte napajanje dok nastavnik ne provjeri ispravan sklop.

4. Zatvorite ključ i rotacijom reostata od maksimalno lijevog do maksimalnog desnog položaja odredite raspon promjene struje kola.

Struja se mijenja iz ___A u ____A.

5. Odaberite tri trenutne vrijednosti, maksimalnu i dvije manje, i unesite

U drugoj koloni tabele. Provest ćete tri eksperimenta sa svakom trenutnom vrijednošću.

6. Zatvorite strujni krug i postavite ampermetar sa reostatom na prvu vrijednost struje koju odaberete.

7. Dodirnite jezgro zavojnice do glave eksera koji visi na dinamometru. Nokat se zalijepio za srž. Spustite zavojnicu okomito prema dolje i pratite očitanja dinamometra. Zabilježite očitavanje dinamometra u trenutku kada se kalem otkine i unesite ga u kolonu F 1 .

8. Ponovite eksperiment još dva puta sa ovom jačinom struje. Unesite vrijednosti sile na dinamometru u trenutku kada je ekser otkinut u kolone F 2 i F 3. Mogu se neznatno razlikovati od prvog zbog nepreciznosti mjerenja. Pronađite prosječnu magnetsku snagu zavojnice pomoću formule F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 i unesite stupac "Prosječna snaga".

9. Dinamometar je pokazao vrijednost sile jednaku zbiru težine eksera i magnetske sile zavojnice: F = P + F M . Stoga je snaga zavojnice F M = F - P. Oduzmite težinu eksera P od F cp i upišite rezultat u kolonu "Magnetna sila".

10. Ponovite eksperimente dva puta sa drugim strujama i popunite preostale ćelije u tabeli.

I,A 1. Nacrtajte magnetnu silu F M od jačine struje I.

brzina Oprema ... laboratorijarad Novo laboratorijaPosao Tema 4 laboratorijaPosao №6. Measurement prirodno...

Trenutni I, A

Očitavanja dinamometra F, N

Prosječna sila F cp , N

Magnetna sila F M , N

Trenutni I, A

Prosječna sila F cp , N

Magnetna sila F M , N

Sažetak disertacije

Ocene brzina protok vode za zadržavanje mjerenjabrzina vodene struje Oprema: ... radionica, na lekcije Geografija 7. razred as laboratorijarad„Proučavanje ... automobila odlikuje se značajnim nepravilnost u prostoru i vremenu...

U ovoj lekciji ćemo pogledati praktična upotreba stečeno znanje na primeru izvođenja laboratorijskih radova iz fizike u cilju merenja specifičnog toplotnog kapaciteta čvrstog tela. Upoznat ćemo se s glavnom opremom koja će biti potrebna za izvođenje ovog eksperimenta, te razmotriti tehnologiju izvođenja praktičan rad o mjerenju fizičkih veličina.

1. Stavite metalni cilindar u čašu sa vruća voda i izmjeri temperaturu termometrom. Ona će biti jednaka temperaturi cilindra, jer će se nakon određenog vremena temperature vode i cilindra izjednačiti.

2. Zatim u kalorimetar ulijemo hladnu vodu i izmjerimo njegovu temperaturu.

3. Nakon toga cilindar vezan na navoj stavljamo u kalorimetar sa hladnom vodom i miješanjem vode u njoj termometrom mjerimo temperaturu uspostavljenu kao rezultat prijenosa topline (slika 6).

Rice. 6. Laboratorijski napredak

Izmjerena konačna temperatura u stabilnom stanju u kalorimetru i drugi podaci omogućit će nam izračunavanje specifičnog toplinskog kapaciteta metala od kojeg je cilindar napravljen. Željenu vrijednost izračunat ćemo na osnovu činjenice da pri hlađenju cilindar odaje tačno istu količinu toplote koju voda prima pri zagrevanju, dolazi do tzv. razmene toplote (slika 7).

Rice. 7. Prijenos topline

Shodno tome, dobijamo sledeće jednačine. Za zagrijavanje vode potrebna je količina topline:

, gdje:

Specifični toplotni kapacitet vode (tabelarna vrijednost), ;

Masa vode, koja se može odrediti pomoću vage, kg;

Konačna temperatura vode i cilindra, mjerena termometrom, o ;

Početna temperatura hladnom vodom, mjereno termometrom, o .

Kada se metalni cilindar ohladi, količina oslobođene toplote je:

, gdje:

Specifični toplinski kapacitet metala od kojeg je cilindar napravljen (željena vrijednost), ;

Masa cilindra, koja se može odrediti pomoću vage, kg;

Temperatura vruća voda i, shodno tome, početna temperatura cilindra, mjerena termometrom, o;

Konačna temperatura vode i cilindra, mjerena termometrom, o.

Komentar. U obje formule oduzimamo manju temperaturu od veće temperature da bismo odredili pozitivnu vrijednost količine topline.

Kao što je ranije spomenuto, u procesu prijenosa topline, količina topline koju prima voda jednaka je količini topline koju odaje metalni cilindar:

Dakle, specifični toplinski kapacitet materijala cilindra je:

Pogodno je zabilježiti rezultate dobivene u bilo kojem laboratorijskom radu u tablici, te izvršiti nekoliko mjerenja i proračuna kako bi se dobio prosječan, što je moguće precizniji, približan rezultat. U našem slučaju tabela bi mogla izgledati otprilike ovako:

Masa vode u kalorimetru	Početna temperatura vode	Težina cilindra	Početna temperatura cilindra	Konačna temperatura

zaključak: izračunata vrijednost specifičnog toplinskog kapaciteta materijala cilindra.

Danas smo pregledali metodologiju izvođenja laboratorijskih radova na mjerenju specifične topline čvrste tvari. U sledećoj lekciji ćemo govoriti o oslobađanju energije pri sagorevanju goriva.

Bibliografija

Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Drfa, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Prosvjeta.

Internet portal "5terka.com" ()
Internet portal "k2x2.info" ()
Internet portal "youtube.com" ()

Zadaća

U kojoj fazi laboratorijskog rada je vjerovatno da će se dobiti najveća greška mjerenja?
Koji bi trebali biti materijali i dizajn kalorimetra da bi se dobili najprecizniji rezultati mjerenja?
*Predložite svoj metod za mjerenje specifičnog toplotnog kapaciteta tečnosti.