MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO DA FEDERAÇÃO RUSSA
UNIVERSIDADE AEROESPACIAL DO ESTADO DA SIBERIA
em homenagem ao acadêmico M.F. Reshetnev
Departamento de Física Técnica
Laboratório nº 8
MÉTODO DE QUATRO SONDAS PARA MEDIR A RESISTÊNCIA DE SEMICONDUTORES
Diretrizes para realizar o trabalho de laboratório no curso "Eletrônica de Estado Sólido"
Compilado por: Parshin A.S.
Krasnoyarsk 2003
Trabalho de laboratório №8. Método de quatro pontas de prova para medir a resistência de semicondutores1
Teoria do método . 1
Configuração experimental . 3
Ordem de serviço .. 5
Requisitos de formatação do relatório . 7
perguntas do teste .. 7
Literatura . 7
Trabalho de laboratório №8. Quatro sondasmétodo de medição de resistência de semicondutor
Objetivo: estudo da dependência da temperatura do resistência elétrica semicondutor pelo método de quatro pontas de prova, determinação do gap de um semicondutor.
Teoria do método
Quatro sondas o método de medição da resistividade de semicondutores é o mais comum. A vantagem deste método é que sua aplicação não requer a criação de contatos ôhmicos com a amostra; é possível medir a resistividade de amostras das mais diversas formas e tamanhos. A condição para seu uso em termos de forma da amostra é a presença de uma superfície plana, cujas dimensões lineares excedem as dimensões lineares do sistema de sonda.
O circuito para medir a resistência pelo método de quatro pontas de prova é mostrado na fig. 1. Quatro sondas de metal com uma pequena área de contato são colocadas ao longo de uma linha reta na superfície plana da amostra. Distâncias entre sondas s 1 , s2 e s3 . Através de sondas externas 1 e 4 passar corrente elétrica eu 14 , em sondas internas 2 e 3 medir a diferença de potencial U 23 . Por valores medidos eu 14 e U 23 a resistividade de um semicondutor pode ser determinada.
Para encontrar a fórmula de cálculo da resistividade, consideremos primeiro o problema da distribuição de potencial em torno de uma ponta de prova separada (Fig. 2). Para resolver este problema, é necessário escrever a equação de Laplace em um sistema de coordenadas esféricas, pois a distribuição de potencial tem simetria esférica:
.(1)
A solução da equação (1) forneceu que o potencial em r=0 positivo, tende a zero, em muito grande r tem a seguinte forma
Constante de integração Com pode ser calculado a partir da condição para a intensidade do campo elétrico E alguma distância da sonda r=r0 :
.
Como a densidade da corrente que flui através de um hemisfério com raio r0 , j =EU/(2πr0 2), e de acordo com a lei de Ohm j =E/ρ , então E(r0)=eu ρ / (2π r0 2).
Por isso
Se o raio de contato r1 , então o potencial de sua ponta
É óbvio que o potencial da amostra no ponto de contato com a sonda tem o mesmo valor. De acordo com a fórmula (3), segue-se que a queda de tensão principal ocorre na região de contato próximo e, portanto, o valor da corrente que flui através da amostra é determinado pela resistência da região de contato próximo. O comprimento desta região é tanto menor quanto menor for o raio da sonda.
O potencial elétrico em qualquer ponto da amostra pode ser encontrado como a soma algébrica dos potenciais criados naquele ponto pela corrente de cada sonda. Para a corrente que entra na amostra, o potencial é positivo e, para a corrente que sai da amostra, é negativo. Para o sistema de sonda mostrado na fig. 1, os potenciais das sondas de medição 2 e 3
;
.
Diferença potencial entre os contatos de medição 2 e 3
Daí a resistividade da amostra
.(5)
Se as distâncias entre as sondas forem as mesmas, ou seja, s 1 = s 2 = s 3 = s , então
Assim, para medir a especificidade resistência elétrica amostra usando o método de quatro sondas, basta medir a distância entre as sondas s , queda de voltagem U 23 nas sondas de medição e a corrente que flui através da amostra eu 14 .
Configuração experimental
A configuração de medição é implementada com base em um suporte de laboratório universal. Os seguintes dispositivos e equipamentos são usados neste trabalho de laboratório:
1. Câmara de aquecimento com amostra e cabeçote de medição;
2. Fonte DC TES-41;
3. Fonte de tensão DC B5-47;
4. Voltímetros digitais universais V7-21A;
5. Fios de conexão.
O diagrama de blocos da configuração experimental é mostrado na fig. 3.
A amostra é colocada no estágio de medição da câmara de calor. A cabeça de medição é pressionada pelo mecanismo de mola do manipulador na superfície plana e polida da amostra. Dentro da mesa de medição há um aquecedor, que é alimentado por uma fonte de corrente contínua estabilizada TES-41, operando no modo de estabilização de corrente. A temperatura da amostra é controlada por um termopar ou resistência térmica. Para acelerar o processo de medição, você pode usar as curvas graduadas apresentadas no apêndice, que permitem determinar a temperatura da amostra a partir da corrente do aquecedor. O valor da corrente do aquecedor é medido por um amperímetro embutido na fonte de corrente.
Atual através de contatos 1 e 4 é criado usando uma fonte DC estabilizada ajustável B7-47 e controlado por um dispositivo digital universal V7-21A, ligado no modo amperímetro. A tensão que ocorre entre as sondas de medição 2 e 3 é registrada por um voltímetro digital de alta resistência V7-21A. As medições devem ser realizadas na menor corrente através da amostra, determinada pela possibilidade de medir baixas tensões. Em altas correntes, é possível o aquecimento da amostra, o que distorce os resultados da medição. Reduzir a corrente de operação simultaneamente reduz a modulação da condutividade da amostra causada pela injeção de portadores de carga durante o fluxo de corrente.
O principal problema na medição resistência elétrica métodos de sonda é o problema dos contatos. Para amostras de alto vácuo, às vezes é necessário realizar a formação elétrica de contatos para obter baixas resistências de contato. A formação dos contatos da sonda de medição é realizada aplicando brevemente uma tensão constante de várias dezenas ou mesmo centenas de volts à sonda de medição.
Ordem de serviço
1. Familiarize-se com a descrição dos dispositivos necessários para realizar o trabalho. Monte o esquema da configuração de medição de acordo com a fig. 3. Ao conectar voltímetros universais V7-21A, preste atenção que um deve trabalhar no modo de medição de tensão, o outro - na medição de corrente. No diagrama, eles são indicados por ícones. " VOCÊ" e " EU" respectivamente. Verifique a configuração correta dos interruptores de modo nesses dispositivos.
2. Após verificar a exatidão da montagem da instalação de medição pelo professor ou engenheiro, ligue os voltímetros e a fonte de tensão B7-47.
3. Ajuste a tensão da fonte B7-47 para 5V. Se a tensão e a corrente na amostra mudarem com o tempo, com a ajuda de professores ou engenheiros, moldagem elétrica dos contatos da sonda de medição.
4. Realize medições de queda de tensão você+ 23 e você– 23 para diferentes direções de corrente eu 14 . Os valores de tensão obtidos são calculados para th, a fim de excluir desta forma o termo-EMF longitudinal que surge na amostra devido ao gradiente de temperatura. Insira os dados do experimento e os cálculos dos valores de estresse na Tabela 1.
Formulário de tabela 1
|
eu carrego, A |
T,K |
I 14, mA |
você + 23 , NO |
você – 23 , NO |
||
5. Repita as medições em uma temperatura de amostra diferente. Para fazer isso, você precisa definir a corrente do aquecedor da câmara térmica EU carregar,= 0,5 A, espere de 5 a 10 minutos para que a temperatura da amostra se estabilize e registre as leituras do instrumento na Tabela 1. Determine a temperatura da amostra usando a curva de calibração apresentada no Apêndice.
6. Da mesma forma, faça medições sequenciais para valores de corrente do aquecedor de 0,9, 1,1, 1,2, 1,5, 1,8 A. Registre os resultados de todas as medições na Tabela 1.
7. Processe os resultados experimentais obtidos. Para isso, usando os resultados apresentados na Tabela 1, calcule 10 3 /T , específico resistência elétrica amostra em cada temperatura ρ de acordo com a fórmula (6), condutividade elétrica
logaritmo natural da condutividade elétrica ln σ . Registre todos os resultados do cálculo na Tabela 2.
Formulário de tabela 2
|
T, K |
, K-1 |
ρ, Ohm m |
σ, (Ohmm) -1 |
log σ |
|
8. Construa um gráfico de dependência. Analise o curso das curvas, marque as áreas de impureza e condutividades intrínsecas. uma breve descrição da tarefa definida no trabalho;
· diagrama de configuração de medição;
· resultados de medições e cálculos;
· gráfico de dependência;
· análise dos resultados obtidos;
· conclusões do trabalho.
perguntas do teste
1. Semicondutores intrínsecos e extrínsecos. Estrutura de banda de semicondutores intrínsecos e de impureza. largura do bandgap. Energia de ativação de impurezas.
2. Mecanismo de condutividade elétrica de semicondutores intrínsecos e extrínsecos.
3. Dependência da temperatura da condutividade elétrica de semicondutores intrínsecos.
4. Dependência da temperatura da condutividade elétrica de semicondutores de impureza.
5. Determinação do band gap e da energia de ativação de uma impureza a partir da dependência da temperatura da condutividade elétrica.
6. Quatro sondas Método de medição resistência elétrica semicondutores: escopo, suas vantagens e desvantagens.
7. O problema da distribuição do potencial do campo elétrico próximo à sonda.
8. Derivação da fórmula de cálculo (6).
9. Esquema e princípio de funcionamento da montagem experimental.
10. Explique o gráfico de dependência obtido experimentalmente, como o band gap foi determinado a partir deste gráfico?
Literatura
1. Pavlov L.P. Métodos para medir os parâmetros de materiais semicondutores: Um livro para universidades. - M.: Superior. escola., 1987.- 239 p.
2. Lysov V.F. Workshop de Física de Semicondutores. –M.: Iluminismo, 1976.- 207 p.
3. Epifanov G.I., Moma Yu.A. Eletrônica de Estado Sólido: Tutorial. para estudantes universitários. - M.: Superior. escola., 1986.- 304 p.
4. Ch. Kittel, Introdução à Física do Estado Sólido. - M.: Nauka, 1978. - 792 p.
5. Shalimova K.V. Física de semicondutores: livro didático para escolas secundárias. - M.: Energia, 1971. - 312 p.
6. Fridrikhov S.A., Movnin S.M. Fundamentos físicos da tecnologia eletrônica: um livro para universidades. - M.: Superior. escola ., 1982.- 608 p.
Lição 47
Medindo a velocidade do movimento irregular
Brigada __________________
__________________
Equipamento: dispositivo para estudar movimento retilíneo, tripé.
Objetivo: Prove que um corpo movendo-se em linha reta em um plano inclinado se move com aceleração uniforme e encontre o valor da aceleração.
Na lição, durante um experimento de demonstração, nos certificamos de que, se o corpo não tocar o plano inclinado ao longo do qual se move (levitação magnética), seu movimento será uniformemente acelerado. Estamos diante da tarefa de entender como o corpo se moverá no caso de deslizar ao longo de um plano inclinado, ou seja, entre a superfície e o corpo existe uma força de atrito que impede o movimento.
Apresentemos a hipótese de que o corpo desliza ao longo de um plano inclinado, também uniformemente acelerado, e verifiquemos experimentalmente, traçando a dependência da velocidade do movimento em relação ao tempo. Com movimento uniformemente acelerado, este gráfico é uma linha reta saindo da origem. Se o gráfico que construímos, até o erro de medição, pode ser considerado uma linha reta, então o movimento no segmento estudado da trajetória pode ser considerado uniformemente acelerado. Caso contrário, é um movimento não uniforme mais complexo.
Para determinar a velocidade dentro da estrutura de nossa hipótese, usamos as fórmulas do movimento uniformemente variável. Se o movimento começa a partir do repouso, então V = no (1), onde uma- aceleração, t- tempo de viagem V- a velocidade do corpo de cada vez t. Para movimento uniformemente acelerado sem velocidade inicial, a relação s = no 2 /2 , Onde s- o caminho percorrido pelo corpo durante o movimento t. A partir desta fórmula uma =2 s / t 2 (2) Substituindo (2) em (1), obtemos: (3). Assim, para determinar a velocidade de um corpo em um determinado ponto da trajetória, basta medir seu movimento do ponto de partida até esse ponto e o tempo do movimento.
Cálculo de limites de erro. A velocidade é encontrada a partir do experimento por medições indiretas. Por medições diretas encontramos o caminho e o tempo, e então de acordo com a fórmula (3) a velocidade. A fórmula para determinar o limite de erro de velocidade neste caso é: (4).
Avaliação dos resultados obtidos. Devido ao fato de haver erros nas medições de distância e tempo, os valores da velocidade V não se encontram exatamente em uma linha reta (Fig. 1, linha preta). Para responder à pergunta se o movimento estudado pode ser considerado uniformemente acelerado, é necessário calcular os limites de erro da mudança de velocidade, plotar esses erros no gráfico para cada velocidade alterada (barras vermelhas), desenhar um corredor (linhas tracejadas) ,
Fora dos limites de erro. Se isso for possível, esse movimento com um determinado erro de medição pode ser considerado uniformemente acelerado. A linha reta (azul) proveniente da origem das coordenadas, localizada completamente neste corredor e passando o mais próximo possível dos valores medidos das velocidades é a dependência desejada da velocidade no tempo: V = at. Para determinar a aceleração, você precisa pegar um ponto arbitrário no gráfico e dividir o valor da velocidade neste ponto V 0 pelo tempo em t 0: a=V 0 / t 0 (5).
Processo de trabalho:
1. Montamos a instalação para determinar a velocidade. Fixamos o trilho guia a uma altura de 18-20 cm, colocamos o carro no topo do trilho e posicionamos o sensor para que o cronômetro ligue no momento em que o carro começar a se mover. O segundo sensor será colocado seqüencialmente nas distâncias aproximadas: 10, 20, 30, 40 cm para 4 experimentos. Os dados são inseridos em uma tabela.
2. Fazemos 6 partidas do carro para cada posição do segundo sensor, cada vez inserindo as leituras do cronômetro na Tabela. Tabela
Velocidade | Velocidade | Velocidade | Velocidade | ||||
3. Calculamos o valor médio do tempo de movimento do carro entre os sensores - t cf.
4. Substituindo os valores de s e t cf na fórmula (3), determinamos as velocidades nos pontos onde o segundo sensor está instalado. Os dados são inseridos em uma tabela.
5. Construímos um gráfico da dependência da velocidade do vagão no tempo.
6
Erro de medição de caminho e tempo:
∆s= 0,002 m, ∆t=0,01 s.
7. Usando a fórmula (4), encontramos ∆V para cada valor de velocidade. Neste caso, o tempo t na fórmula é t cf.
8. Os valores encontrados de ∆V são plotados no gráfico para cada ponto plotado.
. Construímos um corredor de erros e vemos se as velocidades calculadas V se encaixam nele.10. Traçamos uma linha reta V=at no corredor de erros da origem das coordenadas e determinamos o valor da aceleração a partir do gráfico uma de acordo com a fórmula (5): a=
Conclusão:__________________________________________________________________________________________________________________________________________
Laboratório nº 5
Laboratório nº 5
Determinação da potência óptica e distância focal de uma lente convergente.
Equipamento: régua, dois triângulos retângulos, lente convergente de foco longo, lâmpada em suporte com tampa, fonte de corrente, interruptor, fios de conexão, tela, trilho guia.
Parte teórica:
A maneira mais simples de medir o poder de refração e a distância focal de uma lente é usar a fórmula da lente
d é a distância do objeto até a lente
f é a distância da lente à imagem
F - distância focal
A potência óptica da lente é chamada de valor
Como objeto, é usada uma letra brilhando com luz difusa na tampa do iluminador. A imagem real desta carta é obtida na tela.
A imagem é real invertida ampliada:
A imagem é ampliada diretamente imaginária:
Andamento aproximado do trabalho:
F=8cm=0,08m
F=7cm=0,07m
F=9cm=0,09m
Trabalho de laboratório em física nº 3
Trabalho de laboratório em física nº 3
Alunos do 11º ano "B"
Alekseeva Maria
Determinação da aceleração de queda livre usando um pêndulo.
Equipamento:
Parte teórica:
Uma variedade de gravímetros, em particular dispositivos de pêndulo, são usados para medir a aceleração da queda livre. Com a ajuda deles, é possível medir a aceleração da queda livre com um erro absoluto da ordem de 10 -5 m/s 2 .
O trabalho usa o dispositivo de pêndulo mais simples - uma bola em um fio. Para tamanhos de esferas pequenos comparados ao comprimento da rosca e pequenos desvios da posição de equilíbrio, o período de oscilação é igual a
Para aumentar a precisão da medição do período, é necessário medir o tempo t de um número residualmente grande N de oscilações completas do pêndulo. Então o período
E a aceleração de queda livre pode ser calculada pela fórmula
Conduzindo um experimento:
Coloque um tripé na borda da mesa.
Em sua extremidade superior, fortaleça o anel com um acoplamento e pendure uma bola em um fio. A bola deve ficar a uma distância de 1-2 cm do chão.
Meça o comprimento l do pêndulo com uma fita.
Excite as oscilações do pêndulo desviando a bola para o lado em 5-8 cm e soltando-a.
Meça o tempo t 50 das oscilações do pêndulo em vários experimentos e calcule t cf:
Calcule o erro absoluto médio da medição do tempo e insira os resultados em uma tabela.
Calcule a aceleração de queda livre usando a fórmula
Determine o erro relativo da medição do tempo.
Determine o erro relativo na medição do comprimento do pêndulo
Calcule o erro de medição relativo g usando a fórmula
Conclusão: Acontece que a aceleração da queda livre, medida com um pêndulo, é aproximadamente igual à aceleração tabular da queda livre (g \u003d 9,81 m / s 2) com um comprimento de fio de 1 metro.
Alekseeva Maria, aluna da 11ª classe “B” ginásio nº 201, Moscou
Professor de física do ginásio nº 201 Lvovsky M.B.
Laboratório nº 4
Laboratório nº 4
Medição do índice de refração do vidro
alunos da 11ª série "B" Alekseeva Maria.
Objetivo: medição do índice de refração de uma placa de vidro em forma de trapézio.
Parte teórica: o índice de refração do vidro em relação ao ar é determinado pela fórmula:
Tabela de cálculo:
Cálculos:
n pr1= EA1 / DC1 =34mm/22mm=1,5
n pr2= EA2 / DC2 =22mm/14mm=1,55
Conclusão: Determinado o índice de refração do vidro, podemos comprovar que este valor independe do ângulo de incidência.
Laboratório nº 6
Trabalho de laboratório №6.
Medição de uma onda de luz.
Equipamento: grade de difração com período de 1/100 mm ou 1/50 mm.
Diagrama de instalação:
Suporte.
Tela preta.
Abertura vertical estreita.
Objetivo do trabalho: determinação experimental de uma onda de luz usando uma rede de difração.
Parte teórica:
Uma rede de difração é uma coleção de um grande número de fendas muito estreitas separadas por espaços opacos.
Fonte
O comprimento de onda é determinado pela fórmula:
Onde d é o período de grade
k é a ordem do espectro
O ângulo em que a luz máxima é observada
Equação da grade de difração:
Como os ângulos nos quais os máximos de 1ª e 2ª ordens são observados não excedem 5 , pode-se usar suas tangentes em vez dos senos dos ângulos.
Conseqüentemente,
Distância uma contada ao longo da régua da grelha até a tela, a distância b– na escala da tela da fenda até a linha selecionada do espectro.
A fórmula final para determinar o comprimento de onda é
Neste trabalho, o erro de medição de comprimentos de onda não é estimado devido a alguma incerteza na escolha da parte central do espectro.
Andamento aproximado do trabalho:
b=8 cm, a=1m; k=1; d = 10 -5 m
(Cor vermelha)
d é o período de grade
Conclusão: Tendo medido experimentalmente o comprimento de onda da luz vermelha usando uma grade de difração, chegamos à conclusão de que ela permite medir com muita precisão os comprimentos de onda das ondas de luz.
Lição 43
Lição 43
Medição da aceleração do corpo
Brigada ____________________
____________________
Propósito do estudo: meça a aceleração da barra ao longo de uma rampa reta e inclinada.
Dispositivos e materiais: tripé, trilho guia, carro, pesos, sensores de tempo, cronômetro eletrônico, almofada de espuma.
Justificativa teórica do trabalho:
Determinaremos a aceleração do corpo pela fórmula: , onde v 1 e v 2 são as velocidades instantâneas do corpo nos pontos 1 e 2, medidas nos tempos t 1 e t 2 , respectivamente. Para o eixo X, selecione a régua localizada ao longo do trilho guia.
Processo de trabalho:
1. Selecionamos dois pontos x 1 e x 2 na régua, na qual iremos medir as velocidades instantâneas e inserir suas coordenadas na Tabela 1.
Tabela 1.
Pontos no eixo X para medir a velocidade instantânea | Δx 1 \u003d x ’ 1 - x 1 Δх 1 = cm | Δx 2 \u003d x ’ 2 - x 2 Δх 2 = cm |
||||
Definição de intervalos de tempo | Δt 1 \u003d t ’ 1 - t 1 Δ t 1 = c | Δt 2 \u003d t ’ 2 - t 2 Δ t 2 = c |
||||
Determinação da velocidade instantânea | v 1 \u003d Δx 1 / Δt 1 v 1 = EM | v 2 \u003d Δx 2 / Δt 2 v 2 = EM | Δ v= EM |
|||
Determinação do intervalo de tempo entre os pontos de medição de velocidade | Δ t= com |
|||||
Determinando a aceleração do carro | ||||||
3. Instale os sensores de medição de tempo primeiro nos pontos x 1 e x ' 1, inicie o carro e registre o intervalo de tempo medido para a passagem do carro entre os sensores Δ t 1 para a mesa.
4. Repita a medição para o intervalo Δ t 2 , o tempo durante o qual o carro passa entre os pontos x 2 e x ' 2, ajustando os sensores nesses pontos e iniciando o carro. Os dados também serão inseridos em uma tabela.
5. Determine as velocidades instantâneas v 1 ev 2 nos pontos x 1 e x 2, bem como uma mudança na velocidade entre os pontos Δ v, dados são inseridos em uma tabela.
6. Defina o intervalo de tempo Δ t\u003d t 2 - t 1, que o carro gastará ao passar o segmento entre os pontos x 1 e x 2. Para fazer isso, colocaremos os sensores nos pontos x 1 e x 2 e iniciaremos o carro. O tempo mostrado pelo cronômetro é inserido na tabela.
7. Calcule a aceleração do carro uma de acordo com a fórmula. Colocamos o resultado na última linha da tabela.
8. Concluímos com que tipo de movimento estamos lidando.
Conclusão: __________________________________________________
___________________________________________________________________
9. Desmontamos cuidadosamente a instalação, entregamos o trabalho e saímos da aula com a sensação de dever cumprido e dignidade.
Trabalho de laboratório em física №7
Alunos do 11º ano "B" Sadykova Maria
Observação de espectros contínuos e de linha.
Equipamento: projetor, tubos espectrais com hidrogênio, neon ou hélio, indutor de alta tensão, fonte de alimentação, tripé, fios de conexão, placa de vidro com bordas chanfradas.
Objetivo: com os equipamentos necessários, observe (experimentalmente) o espectro contínuo, neon, hélio ou hidrogênio.
Processo de trabalho:
Colocamos a placa horizontalmente na frente do olho. Pelas bordas observamos na tela a imagem da fenda deslizante do aparelho de projeção. Vemos as cores primárias do espectro contínuo resultante na seguinte ordem: violeta, azul, ciano, verde, amarelo, laranja, vermelho.
Este espectro é contínuo. Isso significa que todos os comprimentos de onda são representados no espectro. Assim, descobrimos que espectros contínuos dão corpos que estão no estado sólido ou líquido, bem como gases altamente comprimidos.
Vemos muitas linhas coloridas separadas por largas listras escuras. A presença de um espectro de linha significa que a substância emite luz de apenas um determinado comprimento de onda.
Espectro de hidrogênio: violeta, azul, verde, laranja.
A mais brilhante é a linha laranja do espectro.
Espectro de hélio: azul, verde, amarelo, vermelho.
A mais brilhante é a linha amarela.
Com base em nossa experiência, podemos concluir que os espectros de linha fornecem todas as substâncias no estado gasoso. Nesse caso, a luz é emitida por átomos que praticamente não interagem entre si. Átomos isolados emitem comprimentos de onda estritamente definidos.
Lição 37
Lição42 . Trabalho de laboratório №5.
A dependência da força do eletroímã na força da corrente
brigada ___________________
___________________
Objetivo: Determine a relação entre a intensidade da corrente que flui através da bobina de um eletroímã e a força com que o eletroímã atrai objetos metálicos.
Dispositivos e materiais: bobina de núcleo, amperímetro, resistência variável (reostato), dinamômetro, fonte de alimentação, prego, fios de conexão, chave inglesa, tripé com suporte, suporte metálico para peças magnéticas.
X 
trabalho de:
1. Monte a instalação mostrada na figura. Fixe a aba do suporte na parte superior do tripé. Prenda a parte superior do dinamômetro no suporte conforme mostrado. Amarre um fio no prego para que ele entre no recesso na ponta afiada do prego e não saia dele. No lado oposto do fio, faça um laço e pendure o prego no gancho do dinamômetro.
Registre as leituras do dinamômetro. Este é o peso do prego, você precisará dele ao medir a força do ímã:
3. Monte o circuito elétrico mostrado na figura. Não ligue a energia até que o professor verifique a montagem correta.
4
. Feche a chave e, girando o reostato da posição máxima esquerda para a máxima direita, determine a faixa de variação da corrente do circuito.
A corrente muda de ___A para ____A.
5. Selecione três valores atuais, o máximo e dois menores, e insira
Eles na segunda coluna da tabela. Você conduzirá três experimentos com cada valor atual.
6. Feche o circuito e ajuste o amperímetro com um reostato para o primeiro valor de corrente que você escolher.
7. Encoste o núcleo da bobina na cabeça do prego pendurado no dinamômetro. O prego grudou no núcleo. Abaixe a bobina verticalmente para baixo e siga as leituras do dinamômetro. Anote a leitura do dinamômetro no momento em que a bobina se rompe e insira-a na coluna F 1 .
8. Repita o experimento mais duas vezes com esta intensidade de corrente. Insira os valores de força no dinamômetro no momento em que o prego é arrancado nas colunas F 2 e F 3. Eles podem diferir ligeiramente do primeiro devido à imprecisão da medição. Encontre a força magnética média da bobina usando a fórmula F cp \u003d (F 1 + F 2 + F 3) / 3 e insira a coluna "Força média".
9. O dinamômetro mostrou um valor de força igual à soma do peso do prego e da força magnética da bobina: F = P + F M . Portanto, a força da bobina é F M \u003d F - P. Subtraia o peso do prego P de F cp e escreva o resultado na coluna "Força magnética".
| Número | Atual I, A | Leituras do dinamômetro F, N | Força média F cp , N | Força magnética F M , N |
||
10. Repita os experimentos duas vezes com outras correntes e preencha as células restantes da tabela.
I,A 1. Plote a força magnética F M da força atual EU.
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Esboço de uma aula de física na 8ª série
Tópico: Trabalho de laboratório "Medição da potência e trabalho da corrente em uma lâmpada elétrica."lições objetivas : 1. Formar habilidades práticas dos alunos para trabalhar com circuitos elétricos. 2. Desenvolver processos cognitivos: memória, raciocínio lógico - através da construção de inferências, atenção - através da capacidade de analisar, tirar conclusões, resumir no decurso do trabalho prático e na resolução de problemas. 3. Dê a cada aluno a oportunidade de sentir seu potencial.DURANTE AS AULAS
EU. Atualização de conhecimento, definição de metas. Vamos definir uma meta para que depois desta liçãofacilmente qualquer um pode medirEU, evocê, calcule o trabalho e a potência da corrente elétrica.Hoje faremos o trabalho para determinar o trabalho e a potência da corrente elétrica. Cada um trabalhará em seu próprio ritmo, então alguns poderão fazer menos, outros mais, mas o laboratório é obrigatório para todos.O relatório de progresso é avaliado. Repetição, preparação para trabalho de laboratório.- Qual é o trabalho da corrente elétrica? Como pode ser calculado? Em que unidades é medido? O que é energia elétrica? Como pode ser calculado? Em que unidades é medido? Quais métodos de medição de grandezas físicas você conhece? Como você sugeriria medir a corrente e a tensão? Como você conecta um amperímetro e um voltímetro a um circuito?
II. Repetimos as regras de conduta na aula de laboratório, seguidas de uma assinatura no diário de segurança.
I N S T R U K T I A
em segurança para a aula de física
Seja cuidadoso e disciplinado, siga exatamente as instruções do professor.
Não comece a trabalhar sem a permissão do professor.
Coloque dispositivos, materiais, equipamentos em seu local de trabalho de forma a evitar que eles caiam ou tombem.
Antes de realizar o trabalho, é necessário estudar cuidadosamente seu conteúdo e progresso.
Para evitar quedas durante os experimentos, fixe o material de vidro no pé do tripé.
Ao realizar experimentos, não permita as cargas máximas dos instrumentos de medição. Tome especial cuidado ao trabalhar com vidraria. Não remova os termômetros dos tubos de ensaio solidificados.
verifique a capacidade de manutenção de todos os fixadores em dispositivos e acessórios. Não toque nem se incline sobre as peças rotativas da máquina.
Ao montar configurações experimentais, use fios com forte isolamento sem danos visíveis.
Ao montar um circuito elétrico, evite cruzar fios, é proibido o uso de condutores com isolação desgastada e interruptores do tipo aberto.
Conecte a fonte de corrente no circuito elétrico por último. Ligue o circuito montado somente após a verificação e com a autorização do professor.
Não toque em partes energizadas de circuitos que não tenham isolamento. Não reconecte os circuitos ou troque os fusíveis até que a fonte de alimentação tenha sido desconectada.
Tenha cuidado para não tocar acidentalmente nas partes rotativas das máquinas elétricas durante a operação. Não faça religações nos circuitos elétricos das máquinas até que a armadura ou rotor da máquina tenha parado completamente
Laboratório nº 7
"Medir a potência e o trabalho da corrente em uma lâmpada elétrica"
Objetivo: aprenda a determinar a potência e a corrente de trabalho em uma lâmpada usando um amperímetro, voltímetro e relógio . Dispositivos e materiais: fonte de alimentação, lâmpada de baixa tensão em um suporte, voltímetro, amperímetro, chave, fios de conexão, relógio com ponteiro de segundos. Fórmulas de trabalho: P = você XEU UMA = P Xt .Conclusão do trabalho1 .Eu monto a corrente de acordo com o esquema:
2. Eu meço a tensão na lâmpada com um voltímetro : você = B3. Eu meço a corrente com um amperímetro: EU = UMA4. Eu calculo a potência da corrente na lâmpada: P = W. 5. Anoto o tempo de ligar e desligar a lâmpada: t = 60 c . No momento de sua queima e potência, determine o trabalho da corrente na lâmpada : A = J 6. Verifico se o valor da potência recebida corresponde à potência indicada na lâmpada. Na potência da lâmpadaP = você XEU = ter No experimento = ter Conclusão: a potência da lâmpada é W, o trabalho realizado pela corrente por minuto \u003d J. A potência indicada na lâmpada e a potência obtida no experimento não coincidem porque
4. Resolução de problemas (para aqueles que podem lidar com isso antes):
1. Como resultado de puxar o fio através da máquina de trefilação, seu comprimento aumentou 3 vezes (com o mesmo volume). Quantas vezes a área da seção transversal e a resistência do fio mudaram neste caso? Resposta: A área diminuiu 3 vezes e a resistência aumentou 9 vezes.
2. Existem dois fios de cobre do mesmo comprimento. A área da seção transversal do primeiro fio é 1,5 vezes maior que o segundo. Em qual fio a força da corrente será maior e quantas vezes com a mesma tensão neles? Responda : NO 1 fio, a força atual será 1,5 vezes mais, porque. a resistência deste fio é menor.
3. Dois fios - alumínio e cobre - têm a mesma área de seção transversal e resistência. Qual fio é mais longo e por quanto? (resistividade do cobre é 0,017 ohm mm 2 /m, e alumínio é 0,028 ohm mm 2 /m) Resposta: O fio de cobre é 1,6 vezes mais longo, porque a resistividade do cobre é 1,6 vezes menor que a do alumínio.
- Resumindo a lição:
- Qual era o seu objetivo pessoal? Foi alcançado? Avalie seu trabalho em sala de aula.
Trabalho de laboratório 8 Medindo a potência e o trabalho da corrente em uma lâmpada elétrica O objetivo do trabalho é aprender a determinar a potência e o trabalho da corrente em uma lâmpada usando um amperímetro, voltímetro e relógio Equipamento - uma bateria, uma chave , uma lâmpada de baixa tensão em um suporte, um amperímetro, um voltímetro, fios de conexão, um cronômetro.
Teoria Fórmula para calcular o trabalho da corrente A= IUt Fórmula para calcular a potência da corrente P= IU ou P= Valor da divisão = ___= A do amperímetro Valor da divisão =___= V do voltímetro P teor. = Teor U. eu teoricamente. / calculado a partir dos valores U e I indicados na base da lâmpada / Diagrama do circuito elétrico
Cálculos: A = P = A teor. = Teor P. = Conclusão: Hoje no trabalho de laboratório aprendi a determinar a potência e o trabalho da corrente na lâmpada usando um amperímetro, voltímetro e cronômetro. Calculado (a) os valores do trabalho da corrente e a potência da lâmpada: A \u003d J P \u003d W (indicar valores experimentais específicos de quantidades físicas). Também calculado (a) os valores teóricos do trabalho da corrente e a potência da lâmpada: A theor. = teor de JR. \u003d W Os valores experimentais do trabalho e a potência atual na lâmpada (aproximadamente) coincidem com os valores teóricos calculados. Portanto, ao realizar trabalhos de laboratório, pequenos erros de medição foram cometidos. (Os valores experimentais obtidos do trabalho e a potência atual na lâmpada não coincidem com os valores teóricos calculados. Portanto, erros de medição aleatórios significativos foram cometidos durante o trabalho de laboratório.)
Trabalho de laboratório nº 8 "Medição da aceleração da queda livre usando um pêndulo."
O objetivo do trabalho: calcular a aceleração de queda livre a partir da fórmula para o período de oscilação de um pêndulo matemático:
Para fazer isso, é necessário medir o período de oscilação e o comprimento da suspensão do pêndulo. Então, da fórmula (1) podemos calcular a aceleração de queda livre:
Medindo:
1) um relógio com ponteiro de segundos;
2) fita métrica (Δl = 0,5 cm).
Materiais: 1) uma bola com um buraco; 2) fio; 3) tripé com embreagem e anel.
Ordem de serviço
1. Coloque um tripé na borda da mesa. Em sua extremidade superior, fortaleça o anel com um acoplamento e pendure uma bola em um fio. A bola deve ficar a uma distância de 3-5 cm do chão.
2. Desvie o pêndulo da posição de equilíbrio em 5-8 cm e solte-o.
3. Meça o comprimento do cabide com uma fita métrica.
4. Meça o tempo Δt 40 oscilações completas (N).
5. Repita as medições de Δt (sem alterar as condições do experimento) e encontre o valor médio de Δt cf.
6. Calcule o valor médio do período de oscilação T avg a partir do valor médio de Δt avg.
7. Calcule o valor de g cp usando a fórmula:
8. Insira os resultados na tabela:
| Número | l, m | N | Δt, s | Δtav, s | ||
9. Compare o valor médio obtido para g cp com o valor g = 9,8 m/s 2 e calcule o erro de medição relativo usando a fórmula:
Enquanto estudava física, muitas vezes você tinha que usar o valor da aceleração da queda livre na superfície da Terra para resolver problemas e outros cálculos. Você pegou o valor g \u003d 9,81 m / s 2, ou seja, com a precisão suficiente para seus cálculos.
O objetivo deste laboratório é determinar experimentalmente a aceleração de queda livre usando um pêndulo. Conhecendo a fórmula para o período de oscilação de um pêndulo matemático T =
pode-se expressar o valor de g em termos de quantidades que podem ser facilmente estabelecidas por experimentos e calcular g com alguma precisão. Expressar
onde l é o comprimento da suspensão e T é o período de oscilação do pêndulo. O período de oscilação do pêndulo T é fácil de determinar medindo-se o tempo t necessário para um certo número N de oscilações completas do pêndulo.
Um pêndulo matemático é um peso suspenso por um fio fino e inextensível, cujas dimensões são muito menores que o comprimento do fio, e a massa é muito maior que a massa do fio. O desvio dessa carga da vertical ocorre em um ângulo infinitamente pequeno e não há atrito. Em condições reais, a fórmula
é aproximado.
Considere tal corpo (no nosso caso, uma alavanca). Duas forças atuam sobre ela: o peso das cargas P e a força F (a elasticidade da mola do dinamômetro), de modo que a alavanca fica em equilíbrio e os momentos dessas forças devem ser iguais em valor absoluto entre si. Os valores absolutos dos momentos das forças F e P serão determinados respectivamente:
Em condições de laboratório, para medir com algum grau de precisão, você pode usar uma bola de metal pequena, mas maciça, suspensa em um fio de 1 a 1,5 m de comprimento (ou mais, se tal suspensão puder ser colocada) e defletir em um pequeno ângulo. O curso do trabalho é inteiramente claro a partir de sua descrição no livro didático.
Meios de medição: cronômetro (Δt = ±0,5 s); régua ou fita métrica (Δl = ±0,5 cm)
