Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

electricity Labworks / Laboratory practical work the Electricity and magnetism. Release 1 (Knyazev)(nsu,2008,86s)

.pdf
Скачиваний:
66
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

www.phys.nsu.ru

плохим результатам. Гораздо проще решить эту задачу, использовав встроенную функцию polyfit(y,x,n), которая находит коэффициенты полиномиальной аппроксимации. Поскольку нас интересует линейная аппроксимация, то n=1. Тогда обращение к этой функции имеет вид A=polyfit(y,x,1), A – это вектор, причем A(1)=b, а A(2)=a.

2.3.7.4. Определение коэффициентов линейной регрессии с помощью Matcad

Параметры линейной регрессии можно получить в Mathcad с помощью функции line(X,Y). Обратившись к этой функции в виде B:=line(X,Y) получим в результате вектор B такой, что B(1)=a, B(2)=b. Существуют еще две функции, которые позволяют найти отдельно свободный член a в уравнении регрессии и угол наклона прямой b. Это функции a:=intercept(X,Y), b:=slope(X,Y). Ни в од-

ном из пакетов нам не удалось найти готовых функций для оценки погрешностей коэффициентов. Их придется определять самостоятельно по известным формулам, либо воспользоваться пакетом графической обработки данных Origin, в котором эта возможность существует для большого набора функциональных зависимостей.

31

 

 

 

www.phys.nsu.ru

2.4. Справочные таблицы

 

 

 

Таблица П1. Физические постоянные

 

Скорость света

c=2,997 1010

см/с

Постоянная тонкой структуры

α = e2 / =c =1/137

Постоянная Планка

h=6,63 10−27

эрг/с; = = h / 2π

Число Авогадро

N=6,02 1023

моль-1

Атомная единица массы

а.е.м. =1,66 10−24 г

Масса покоя электрона

m=9,11 10−28

 

Заряд электрона

e = 4,80 10−10 СГС

Постоянная Ридберга

Ry = me4 / 4π=3c =1,097 105 см-1

 

= 13,61 эВ

 

Боровский радиус

a0

=α / 4πRy = 5,29 10−9 см

Классический радиус электрона

r

=α3 / 4πRy = 2,82 10−13 см

 

0

 

 

Комптоновская длина волны

λC

= h / mec = 2,43 10−10 см

Газовая постоянная

R0

=8,31 107 эрг/(моль/К)

Постоянная Больцмана

k = R0 / N =1,38 10−16 эрг/К

Постоянная Стефана-Больцмана

σ =π2k4 / 60 =3c2 =

 

5,67 10−5 эрг/(с·см2·К4)

32

www.phys.nsu.ru

Таблица П2. Полезные соотношения

Энергии W =1 эВ =1.60 10−12 эрг соответствуют

Температура T =W / k К

11610 К

Частота ν =W / h

2,418 1014 с-1

Длина волны λ = hc / W

1,240 10−4 см

Волновое число ν

=W / hc

8 065 см-1

Соотношения между единицами измерений

Заряд

1

Кл = 3·109 СГС = 6,25·18 элементарных

 

зарядов = 9·1011 В·см

Заряд электро-

1,6 10−19 К = 1,44·10-7 В·см

на

(в формуле E = e / r2 )

 

Ток

1

А = 1 Кл·с = 3·109 СГС = 6,25·1018 элемен-

 

тарных зарядов, c = 9·1011 В·см/с

Напряжение

1

В = 1/300 СГС

Сопротивление

1

Ом = 1/(9·1011) СГС [с/см]) = 1.(30·c);

 

(1/c) = 30 Ом

Емкость

1

Ф = 9·1011 см; 1 пФ = 0,9 см

Индуктивность

1

Гн = 1·109 см; 1 мкГн = 1 000 см

33

www.phys.nsu.ru

Таблица П3.

Удельное сопротивление ρ и температурный коэффициент сопротивления α металлов при 20 0С

Металл

ρ, Ом · мм2 / м

α, град-1

Алюминий

0,028

0,0049

Медь

0,0175

0,0039

Латунь

0,025 – 0,06

0,002 – 0,007

Железо

0,098

0,0062

Титан

0,55

0,0035

Примечания. 1. Указанные в таблице значения являются средними. Их величина зависит от степени чистоты, термообработки и т. д.

2. Температурным коэффициентом сопротивления называется отношение относительного изменения сопротивления к изменению температуры α = ∆ρ / ρ∆Т. Таким образом, ρ = ρ0[1 + α(t - 20)], где t – температура в градусах Цельсия.

Таблица П4 Диэлектрическая проницаемость ε жидкостей при 20 0С

Вещество

ε

Вещество

ε

Силиконовое

2,2 –

Глицерин

56,2

масло

2,8

Вода дистил-

 

Ацетон

21,4

лированная

80

Этиловый спирт

25,0

 

 

Таблица П5 Свойства сегнетоэлектрических кристаллов (точка Кюри Тк,

спонтанная поляризация Рs, диэлектрическая проницаемость ε)

Кристалл

Тк К

Рs (СГС)

εмакс

Сегнетова

297 –

800

~ 9 000

соль

255

48 000

~ 104

Титанат ба-

391

 

 

рия

 

 

 

34

www.phys.nsu.ru

Примечание. Для некоторых сегнетоэлектриков их свойства проявляются в определенной области температур. В этих случаях указываются верхнее и нижнее значения температуры Кюри.

Таблица П6 Свойства сегнетокерамики для варикондов (Тк – температура

Кюри, εн – начальная диэлектрическая проницаемость в слабом переменном поле ~ 2 – 5 кВ / м, tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь)

Материал

Тк, 0С

εн, при 20 0С

tgδ при 20 0С

ВК – 1

75

2 300

– 2 500

0,02

ВК – 2

75

2 000

– 2 500

0,01

ВК – 3

25

10 000

– 20 000

0,03

ВК – 4

105

1 800

– 2 000

0,015

ВК – 5

25

2 000

– 3 000

0,01

ВК – 6

200

400

– 500

0,03

Таблица П7

 

 

 

 

Подвижность положительных u+ и

отрицательных u- ионов в

газах (при 760 мм рт. ст. и 20 0С)

 

 

 

Газ

 

u+,

 

u-,

 

 

 

 

 

см2 / (В · с)

см2 / (В · с)

Азот

 

2,7

 

–

Кислород

 

1,29

 

1,79

Углекислый газ

 

0,84

 

0,87

Воздух сухой

 

1,4

 

1,9

Воздух, насыщенный

1,4

 

2,1

парами воды

 

 

 

 

Примечания. 1. Подвижность ионов в сильной степени зависит от чистоты газа, поэтому приведенные в таблице значения следует рассматривать как ориентировочные.

35

www.phys.nsu.ru

2. Подвижность ионов изменяется обратно пропорционально плотности газа; при постоянной температуре подвижность изменяется обратно пропорционально давлению.

Таблица П8

Подвижность u ионов в водных растворах при 18 0С

Катионы

u, см2 / (В · с)

Анионы

u, см2 / (В · с)

Н+

0,003263

ОН-

0,00180

К+

0,000669

NO3-

0,00062

Na+

0,000450

MnO4-

0,00053

Примечание. При повышении температуры на 1 0С подвижности ионов возрастают примерно на 2 %.

Таблица П9 Эмиссионные постоянные металлов в поликристаллическом со-

стоянии

Элемент

φ, эВ

А΄,

Элемент

φ, эВ

А΄,

 

 

А /(см

·

 

А /(см ·

 

 

град)2

 

 

град)2

Вольфрам

4,54

60 – 100

Никель

4,84

30

Железо

4,36

26

Платина

5,29

32

Медь

4,47

65

Торий

3,41

70

Молибден

4,37

115

Цезий

1,89

160

Примечание. Работа выхода сильно зависит от чистоты поверхностей и от примесей. Приведенные данные относятся к чистым образцам.

36

 

 

 

www.phys.nsu.ru

Таблица П10

 

 

 

Эмиссионные постоянные пленок на металлах

 

Металл

Пленка

φ, эВ

А΄, А / (см · град)2

Вольфрам

Барий Ва

1,56

1,5

«

Торий Th

2,63

3,0

«

Двуокись тория

2,5

 

 

ThO2

 

 

Таблица П11 Работа выхода φ тугоплавких соединений переходных ме-

таллов с неметаллами

Металл

φ, эВ

φ, эВ, для соединений

бориды

 

карбиды

Силициды

 

 

 

 

 

(WB2)

 

(W2C)

(WSi2)

Вольфрам

4,54

2,62

 

2,6 – 4,6

4,04 – 4,62

Таблица П112

 

 

 

 

Потенциалы ионизации φ атомов и молекул

 

Газ

φ, В

Газ

φ, В

Газ

φ, В

H

13,5

О

13,5

He

24,5

H2

15,4

О2

12,2

Ne

21,5

N

14,5

CO

14,1

Ar

15,7

N2

15,8

CO2

13,7

Kr

13,9

 

 

 

 

Xe

12,8

37

www.phys.nsu.ru

Таблица П13 Резонансные φрез и метастабильные φмет потенциалы

Газ

φрез, В

φмет, В

He

 

21,2

19,8

20,7

Ne

16,7

16,8

16,6

16,7

Ar

11,65; 11,8; 13,1 – 13,4

11,55; 11,7; 12,9 – 13,25

Kr

10,0

10,6

9,9

10,5

Xe

8,5

9,6

8,3

9,4

H

 

10,2

 

–

H2

11,2

12,2

 

–

N

 

10,2

 

–

N2

 

6,1

 

6,2

Таблица П14

полупроводников (Еg − ширина запрещенной

Свойства

зоны, m* − эффективные массы, uַ, u÷ − подвижности электронов и дырок, σI - электропроводность при Т = 300 К)

 

 

 

 

mn*

mp*

uַ

u+

σI

Кристалл

Еg(эВ)

 

 

 

 

 

см2 / (В с) см2 / (В с) (Ом см)-

 

m0

 

 

 

m0

 

 

 

 

 

 

1

Кремний (Si)

1.14

0.26

0.49

1 300

500

5 · 10-6

Германий (Ge)

 

 

 

 

 

 

 

2 · 10-2

Антимонид

0.67

0.12

0.3

 

3 900

1 900

индия (InSb)

0.18

0,013

0.5

 

77 000

750

2 · 102

 

 

 

Таблица П15

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитные свойства электротехнических сталей

 

Марка

 

µнач,

 

µмакс,

Нс,,

В (при 25 э)

стали

 

гс/э

 

гс/э

 

 

э

 

гс

Э 31

250

 

5 500

 

 

0,55

14 600

 

Э 41

300

 

6 000

 

 

0,45

14 600

 

Э 42

400

 

7 500

 

 

0,4

14 500

 

Э 45

600

 

10 000

 

 

0,25

14 600

 

38

www.phys.nsu.ru

Таблица П16 Магнитное поле В и потери на гистерезис в ферромагнетиках

Материалы

Индукция В (Гс) для Н (Э)

Потери

 

 

 

 

 

 

на гис-

 

0,1

0,5

2,0

10,0

500

терезис в

 

 

 

 

 

 

1 см3,

 

 

 

 

 

 

эрг

Сталь мягкая

 

 

 

 

 

 

(0,1 %С)

30

300

6 000

14

21

5 000

Сталь листо-

40

400

9 000

000

000

2 500

вая

 

 

 

14

21

 

 

 

 

 

500

000

 

Таблица П17 Молярная магнитная восприимчивость χА некоторых элемен-

тов при комнатной температуре

Диамагнетики

χА • 106

 

Парамагнетики

χА • 106

 

cм3

/

cм3

/

 

 

моль

 

 

 

моль

 

Неон He

− 2

 

Алюминий

Al

16

 

Кремний

Si

− 4

 

Калий

K

22

 

Медь

Cu

− 6

 

Титан

Ti

150

 

Германий

Ge

− 9

 

Платина

Pt

156

 

Индий

In

− 13

 

Вольфрам

W

41

 

Ксенон

Xe

− 42

 

Марганец

Mn

490

 

Ртуть

Hg

− 34

 

Цирконий

Zr

120

 

Висмут

Bi

− 280

 

Кислород

O

1 700

 

39

www.phys.nsu.ru

Таблица П18 Критические значения показателей степени γ и β в законе

Кюри–Вейсса и температура Кюри Тк, для некоторых ферромагнетиков

Вещество

γ

β

Тк,, К

Fe

1,33

0,34

1 043

Ni

1,35

0,42

627,2

Gd

1,3

−

292,5

CrO2

1,63

−

386,5

CrBr3

1,215

0,368

32,56

EuS

−

0,33

16,50

Таблица П19

 

 

 

Длины волн видимой части спектра

 

Цвет

Границы,

Цвет

Границы,

 

нм

 

нм

Фиолетовый

380 − 4 00

Желто-зеленый

550 − 575

Синий

450 − 4 80

Желтый

575 − 585

Голубой

480 − 5 10

Оранжевый

585 − 620

Зеленый

510 − 5 50

Красный

620 − 700

40