I. Для металлического проводника (R п)
1. По данным из табл. 6.1 постройте график зависимости сопротивления проводника R пот температуры в градусах Цельсия. За начало координат возьмите точку 0 °С по оси температур и (R комн. – 1 Ом) по оси R. Выбранные Вами масштабы должны обеспечить угол наклона графика не менее 35…40°.
2. По графику определите сопротивление проводника при температуре 0 °С и значение углового коэффициента К 1. Расчёты представьте на свободном месте диаграммы R п (t).
3. По найденным К 1 и R 0определите температурный коэффициент сопротивления металла, из которого изготовлено исследуемоесопротивление.
4. Сравните полученное значение ТКС со справочными данными и предположите, из какого материала изготовлен проводник.
II. Для полупроводника (R пп)
| Таблица 6.2 | ||||
| № п/п | Т, К | 1/ Т, К–1 | ln R пп | |
| … |
1. По данным опыта (см. табл. 6.1) постройте график зависимости сопротивления полупроводника R ппот температуры. Точку пересечения осей графика выбирайте не в 0, а исходя из условия оптимального использования пространства диаграммы.
2. По результатам измерений (см. табл. 6.1) вычислите и запишите в табл. 6.2 значения абсолютной температуры Т, обратной температуры Т –1 = 1/ Т иln R пп.
3. Постройте график зависимости ln R пп от обратной температуры Т –1 и найдите угловой коэффициент К 2 в единицах СИ(выбор точки пересечения осей графика и масштабов – см. п. 1).
4. Вычислите энергию активации полупроводника в джоулях, а затем выразите её в электрон-вольтах.
5. Найдите в справочной литературе энергию активации германия и кремния, сопоставьте с полученным Вами значением D W и определите, из чистого или примесного вещества изготовлен терморезистор.
6. Сделайте обобщающий вывод по Вашим измерениям, расчётам и графикам о характере температурной зависимости сопротивления полупроводников и металлов. Сопоставьте полученные результаты с теоретическими положениями.
Контрольные вопросы
1. Дайте определения: электрического тока, силы тока, плотности электрического тока, электрического сопротивления. Письменный ответ на этот вопрос необходимо включить в отчет.
2. Каковы цели лабораторной работы и что нужно сделать для их достижения?
3. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.
4. Какие величины измеряются в данной работе непосредственно? Какие вычисляются?
5. Чем отличаются металлы, диэлектрики и полупроводники по своим электрическим свойствам?
6. Какова зависимость сопротивления полупроводников и металлов от температуры? Назовите причины различия этих зависимостей.
7. Как образуются энергетические зоны при объединении атомов в кристаллах? Каковы названия этих зон? Какова их заполненность электронами в металлах, диэлектриках и полупроводниках при Т = 0?
8. Что называют энергией активации полупроводника, в каких единицах она измеряется? Какие величины зависят от этой характеристики полупроводника?
9. Дайте определения собственной и примесной, электронной и дырочной проводимостей полупроводников.
10. Какая физическая величина имеет аббревиатуру «ТКС»? В каких единицах она измеряется?
11. Выведите расчётную формулу для определения ТКС по угловому коэффициенту графика R (Т).
12. Каков физический смысл величин n 0 и R 0 в формулах (6.1) и (6.16)?
13. Каковы физический смысл и единицы измерения подвижности b? Как она зависит от температуры?
Работа № 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
Цель работы: изучить характеристики магнитного поля, создаваемого электрическим током, практически определитьиндукцию и напряжённость магнитного поля Земли на широте Златоуста.
Оборудование: лабораторный стенд; тангенс-гальванометр, миниблок «Ключ», стрелочный амперметр, модуль питания 1,2…12 В, соединительные провода.
