Описание установки
Общий вид лабораторной установки показан на рис.9.
Рис.9. Лабораторная установка
На рисунке:
1 – Термостат
2 – Омметр (вольтметр в режиме измерения сопротивления)
3 – Блок коммутации
4 – Милливольметр
5 – Источник питания для термостата
В термостат помещены:
-
ртутный термометр, предназначенный для контроля температуры в термостате;
-
платиновое термосопротивление (рис.1)
-
германиевое термосопротивление (рис.2)
-
железо-константановая термопара (рис.3)
Термопара подключена к милливольметру 4 по неполной схеме (рис.5, а). Платиновое и германиевое термосопротивления соединены с омметром 2 через блок коммутации 3. Выбор измеряемого сопротивления осуществляется переключателем “Me – п/п” на лицевой панели блока коммутации.
Задание 1
Снять температурную зависимости платинового термосопротивления в диапазане температур от комнатной до 900С с шагом в 50С. Для этого поставить переключатель на блоке управления в положение «Rм/м», снять показание с омметра. Построить график зависимости сопротивления от температуры (см. показания омметра (2)).
Результаты измерений занести в таблицу:
-
№ п/п
1
2
3
...
12
t, оС
R2, Ом (металл)
Обработка результатов измерений
Исходя
из формулы (6) можно получить следующую
формулу для вычисления
– температурного коэффици-ента
сопротивления металла:
(17)
Выбрать
на прямой линии графика R(T)
для металла две точки R1(T1)
и R2(T2)
в начале и в конце интервала температур
измерений и вычислить
по формуле (17). Если измерения проводились
с начальной температуры, большей, чем
20o
С,
то значение R0
найти методом ин-терполяции.
Примечание:
точки R1(T1)
и R2(T2)
не обязательно будут совпадать с
экспериментально измеренными значениями.
Сравнить полученное значение
с табличным значением для меди.
Контрольные вопросы
1. Чем отличаются полупроводники от металлов и ди-электриков по своим электрическим свойствам?
2. Каков механизм сопротивления проводников элек-трическому току?
3. Чем объясняется температурная зависимость со-противления полупроводников?
4. Что такое собственная проводимость полупро-водника?
5. Что такое примесная проводимость полупровод-ника?
6. Что такое энергия активации примесного (локаль-ного) уровня?
7. В чем состоят явления термогенерации и ре-комбинации носителей заряда?
8. Что такое полупроводник p–типа и n–типа?
9. Какова будет проводимость металлов и полупро-водников при Т=0К?
10. Получите закон Ома в дифференциальной фор-ме, исходя из закона Ома в интегральной форме.
11. Как определяется физическая величина, называ-емая «подвижность носителей заряда»?
12. Как определяется температурный коэффициент сопротивления металлов?
13. Какой смысл имеет знак «минус» в формуле (16) для температурного коэффициента сопротивления по-лупроводника?
14. Что такое вырождение электронного газа?
15. Является ли совокупность электронов в метал-лах вырожденным электронным газом? Является ли совокупность электронов (дырок) в полупроводниках вырожденным газом электронов (дырок)?
16. Можно ли получить вырожденный газ элек-тронов (дырок) в полупроводниках?
17. Можно ли измерять сопротивление резистора с помощью омметра, если резистор находится в работа-ющей схеме, когда по нему течет ток?
18. Во время выполнения лабораторной работы вы-шел из строя комбинированный прибор Щ4313, ра-ботавший в режиме омметра, и его заменили новым прибором – тестером, установленным переключателем в режим измерения сопротивлений, однако тестер не давал никаких показаний. Каковы возможные причины «неисправности» нового тестера?
(В новом тестере нет обрывов проводов или на-рушения электрических контактов).
19. В зависимости от измеряемого сопротивления шкала омметра с помощью переключателя для измере-ния сопротивлений в следующих диапазонах: 0…1 Ом, 0…10 Ом, 0…100 Ом и т.д. Что меняется в схеме омметра при переключении диапазона измерения со-противлений?
20. Сопротивление 9 Ом можно измерить на двух из перечисленных в предыдущем вопросе диапазонах. На каком диапазоне измерение будет точнее?
21. Почему омметры со стрелочным указателем зна-чения сопротивления имеют неравномерную шкалу?
22. Почему для работы тестеров в режиме измере-ния сопротивления необходима батарея питания?
23. В данной работе температура измеряется с по-мощью ртутного термометра. Какие еще существуют датчики температуры?
24. Можно ли использовать термистор для измере-ния температуры?
25. Какие недостатки у ртутного термометра как датчика температуры?
26. Почему рекомендуется нагревать всю сборку со-противлений медленно, время от времени отключая нагреватель от сети?
27. Чем ограничено максимальное значение темпе-ратуры, достигаемое в данной работе?
28. Какие недостатки у термистора как датчика тем-пературы?
29. В лабораторной работе сопротивление измеря-лось тестером с батареей питания. Во время работы батарея совсем разрядилась и ее заменили новой бата-реей с более высоким значением ЭДС. Какую регу-лировку надо произвести, чтобы тестер с новой бата-реей давал правильные значения сопротивлений?
30. Одно из применений термисторов – измерение пониженного давления (измерение вакуума). Для этих целей используется термистор с принудительным наг-ревом (дополнительная обмотка, подогревающая термистор). При постоянном токе подогрева сопротив-ление резистора зависит от давления в откачиваемом объеме. Какова физическая причина этого явления?