Контрольные вопросы

1. Какие вещества называются полупроводниками?

2. Какие виды излучения относят к оптическому диапазону?

3. В чем состоит явление внутреннего фотоэффекта?

4. Что называют «красной границей» внутреннего фотоэффекта?

5. Что такое фоторезистор?

6. Расскажите об устройстве фоторезистора, его характеристиках и параметрах.

7. В чем заключается причина инерционности фоторезисторов.

8. Почему возможны две электрические схемы для снятия вольт-амперной характеристики фоторезистора? Поясните условия их применимости.

9. Как можно изменить величину светового потока?

10. В чем причина нелинейности световой характеристики фоторезисторов?

11. Приведите примеры практического применения фоторезисторов.

12. Какими достоинствами и недостатками обладают фоторезисторы при практическом использовании?

Лабораторная работа № 6 Измерение температуры при помощи термопары

Цель работы: Ознакомиться с принципом работы, градуировкой и использованием термопары.

Оборудование: хромель-копелевая дифференциальная термопара, милливольтметр, сосуд со встроенным нагревателем, сосуд с водой или тающим льдом (снегом), термометр.

Основные теоретические сведения

Из курса термодинамики известно, что температура – это мера средней кинетической энергии движения молекул или атомов вещества. Поэтому, непосредственное измерение температуры невозможно и оно всегда производится косвенным путем, т.е. основывается на зависимости от температуры таких физических параметров, которые могут быть измерены непосредственно. Эти параметры называются термометрическими. К таким параметрам предъявляется ряд существенных требований: выбранная величина должна изменяться с температурой непрерывно, не иметь одинаковых значений при разных температурах, как можно меньше зависеть от других параметров, измеряться простым образом, вид зависимости должен быть достаточно простой (желательно линейный). Ни одна физическая величина полностью этим параметрам не удовлетворяет, но есть величины, которые более чем другие подходят для измерения температуры.

В настоящее время при измерении температуры в качестве термометрических параметров широко используется термоэлектродвижущая сила (сокращенно термо-Э.Д.С.) различных пар проводников и полупроводников. В связи с этим кроме термометров, основанных на зависимости изменения объема жидкости от температуры (ртутные и спиртовые термометры), применяют термопары.

Термопара - это устройство, состоящее из двух соединенных между собой разнородных электропроводящих элементов (металлов или полупроводников).

Места соединения разнородных элементов называются спаями термопары, а сами проводники или полупроводники из которых состоит термопара, получили название ветвей термопары.

Если термопары используются в качестве датчика температуры, то в зависимости от особенностей подключения к измерительному прибору их подразделяют на интегральные и дифференциальные. Интегральная термопара состоит из одного спая, а её ветви непосредственно подключаются к клеммам измерительного прибора. Дифференциальная термопара состоит из двух спаев и соединяющих их ветвей. Измерительный прибор в такой термопаре включается в разрыв одной из ветвей.

Термоэлектродвижущая сила дифференциальной термопары (термо-Э.Д.С. термопары) – это электродвижущая сила ℰ, возникающая в электрической цепи, состоящей из разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру. Явление возникновения термо-Э.Д.С называется термоэлектрическим эффектом. Впервые этот эффект в термопарах обнаружил в 1821 году Т. Зеебек, поэтому это явление получило еще название эффекта Зеебека. Единица измерения термо-Э.Д.С, как и единица измерения Э.Д.С. - вольт, но из-за малости значений, возникающих в термопарах электродвижущих сил их обычно измеряют в милли- и микровольтах.

Рассмотрим процесс возникновения термоэлектродвижущей силы в термопаре. Это явление тесно связано с другим явлением - контактной разностью потенциалов, которое заключается в следующем: при соприкосновении двух разнородных металлических проводников некоторые электроны могут переходить из одного металла в другой вследствие теплового движения. Металл, в котором образуется избыток электронов, заряжается отрицательно, а другой - положительно. Возникающая контактная разность потенциалов называется внутренней.

Итальянский физик А. Вольта экспериментально установил два закона, которым подчиняется это явление: