- •Лабораторные работы по курсу общей физики
- •Isbn 5-7256-0359-8
- •Предисловие
- •Рекомендации по оформлению лабораторных работ
- •Лабораторная работа № 1 Тепловое излучение
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 2 Определение теплоемкости металлов
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Справочные данные
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 5 Термоэлектрические явления
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Лабораторная работа №6 Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Лабораторная работа №7 Опыт Франка - Герца
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Выполнение работы
- •Литература
- •Содержание
- •Лабораторная работа № 7. Опыт Франка – Герца…………………………………………44
Экспериментальная часть
В работе исследуется температурная зависимость сопротивления медной проволоки и полупроводникового образца. Образцы вместе с термометром помещены в отверстия, сделанные в металлическом цилиндре – термоблоке (см.рис.2)
Рис.2 Блок – схема установки
Для измерения температуры используется термопара, один из спаев которой помещен в сосуд Дьюара (термос) с тающим в воде льдом. Другой спай приклеен внутри термоблока. Термоблок помещается в печь – нагреватель с регулируемым нагревом. Для предотвращения случайных замыканий с элементами нагревателя термоблок изолирован с помощью пробирки, в которую для улучшения теплообмена насыпан песок. Нагрев регулируется с помощью ручки в блоке регулятора нагрева (РН). Время установления температуры при каждом положении ручки регулятора составляет 812 минут.
Для определения сопротивления образцов на них измеряется напряжение. При этом ток через образцы поддерживается с помощью источника стабильного тока (ИСТ) неизменным. В работе выбран ток . Напряжение на каждом из образцов измеряется с помощью милливольтметраmVпри переключении переключателя П2. Напряжение на термопаре (термо-ЭДС) измеряется с помощью другого милливольтметраmV.
Конструктивно установка состоит из корпуса, в котором находятся блок питания, состоящий из источника стабильного тока (ИСТ), источника питания электронных вольтметров (ИПВ) с индикаторами и регулятора нагрева (РН). Блок питания подключается к внешней сети переключателем П1. С помощью разъемов соответствующие цепи подключаются к образцам, термопаре и нагревателю. Передняя панель установки показана на рис. 3.
Рис.3 Передняя панель блока управления и индикации
Выполнение работы
Перед включением установки необходимо убедиться в наличии льда в термосе, в котором находится один из спаев термопары. При включении сети снимайте значения термоЭДС и напряжения на 1-м и 2-м образцах. Поскольку один из спаев термопары находится в тающем льде, а другой в термоблоке, то величина термоЭДС пропорциональна температуре по шкале Цельсия. Температуру определите по градуировочному графику, который находится на рабочем столе.
Полученные результаты занесите в следующую таблицу:
№№ |
ТермоЭДС, мВ |
U1, мВ |
U2,мВ |
R1, Ом |
R2, Ом |
t ˚C |
T,K |
1/kT, Дж1 |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Для расчета сопротивления образцов используется закон Ома
,
где, как уже отмечалось, величина стабильного тока Iст, протекающего через образцы, равна 1мА.
По результатам измерений для металлического образца постройте график в соответствии с формулой
.
По графику определите сопротивление R0приt = 0 ˚Cи температурный коэффициент сопротивления α.
Для полупроводникового образца постройте график зависимости lnR от (1/kT). По графику определите энергию активацииЕА:
.