- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Задание 1. Определение входной емкости осциллографа с0
- •Задание 2. Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика
- •Контрольные вопросы
- •Используемая литература
- •Теоретическое введение
- •Перепишем соотношение (1.7) в виде
- •Так как объемная плотность энергии электрического поля
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа 2-03 Определение емкости конденсаторов при помощи мостиковой схемы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение удельного сопротивления проводника
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Изучение температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников
- •Фрагмент 2
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная установка
- •Контрольные вопросы
- •Изучение зависимости мощности и кпд источника тока от величины нагрузки
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Экспериментальная часть Приборы и оборудование
- •Методика измерений
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Принципиальная электрическая схема
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы осциллографа
- •Введение
- •Контрольные вопросы.
- •1. Савельев и.В. Курс обшей физики: Электричество и магнетизм.Волны. Оптика: Учебное пособие. T.2.- 2-е изд.- м.:Наука. 1982.-§ 73. -с.210-212.
- •Проверка закона Био-Савара-Лапласа и определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
- •Теоретическое введение
- •Лабораторная работа 2-15 Изучение эффекта Холла в полупроводнике
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Задание
- •Порядок действий.
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Приборы и оборудование
- •Методика измерений
- •По закону Фарадея эдс индукции по вторичной обмотке
- •Из выражения (5.15) и (5.16) получаем
- •Экспериментальная установка
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Метод измерения
- •Индукция магнитного поля соленоида, длина l которого соизмерима с диаметром d:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение удельного заряда электрона с помощью индикатора 6е5с
- •Введение.
- •Описание метода и установки.
- •5. Зисман г.А. Тодес о.М. Курс общей физики. Электричество.-4-е изд. -м.: Наука. 1972. - § 36,37. С.226-238.
- •Теоретическое введение
- •Функциональная схема представлена на рисунке 7.7 где:
- •Контрольные вопросы
- •Изучение явления резонанса в колебательном контуре
- •Теоретическое введение
- •Электрическая схема установки
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы
Контрольные вопросы
1. Объясните различие между металлами, диэлектриками и полупроводниками.
2. Чем объясняется различие в температурных зависимостях в металлах и полупроводниках ?
3. Объясните механизм собственной проводимости в полупроводниках.
4. Что такое энергия активации ?
5. Дайте определение температурногму коэффициенту сопротивления.
6. Если температурный коэффициент сопротивления отрицателен, что это означает ?
7. Объясните методику определения ширины запрещенной зоны полупровод-ника.
Литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика: Учебное пособие. T.2.- 3-е изд.испр.-М.:Наука. 1982.- §34.- C.104-106.
2. Детлаф А.А, Яворский Б.М. Курс физики: Учебное пособие для втузов. -М.: Высш. шк. 1989.- §43.1-43.3.- C.512-516.
3. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для втузов. - М.: Высш. шк. 1990.- §243-247.- C.390-398.
4. Калашников С.Г. Электричество.- М.: Наука. 1977. §60. C.116-118 .
Лабораторная работа 2-06
Изучение процессов заряда и разряда конденсатора. (ФПЭ-08)
Цель работы - изучение кривых заряда и разряда конденсатора при различных параметрах Rи, C электрической цепи и вычисление времени релаксации.
Теоретическое введение
Рассмотрим процесс заряда конденсатора в электрической цепи, содержащей последовательно соединенные конденсатор С, сопротивление R и источник ЭДС ε (рис. 6.1). Первоначально конденсатор не заряжен. Пусть I, q, U – мгновенные значения тока, заряда и разности потенциалов между обкладками конденсатора. Полагаем, что токи и напряжения удовлетворяют условиям квазистационарности, т.е. мгновенное значение тока во всех сечениях провода и элементах цепи (рис. 6.1) одно и то же, и соотношение между мгновенными значениями I, q и U такое же, как и в цепи постоянного тока. В момент времени t=0 ключ К замкнули, и в цепи пошел ток, заряжающий конденсатор , где q – заряд конденсатора. Применим закон Ома к цепи (рис. 6.1):
, (6.1)
где R – полное сопротивление цепи, включающее внутреннее сопротивление источника ЭДС. Учитывая, что разность потенциалов на пластинах конденсатора U=q/C, запишем предыдущее уравнение в виде
, (6.2)
Разделим переменные и проинтегрируем это уравнение с учетом начального условия: при t=0, q=0:
;
;
Откуда
, (6.3)
г де qm=εC – предельное значение заряда на конденсаторе.
Напряжение на конденсаторе изменяется по закону
,
закон изменения тока в цепи получим дифференцированием:
, (6.4)
где . Графики зависимостей q(t) и I(t) представлены на рис. 6.2.
Рассмотрим процесс разряда конденсатора емкостью С, пластины которого замкнуты сопротивлением R. Пусть dq – уменьшение заряда конденсатора за время dt. При разряде конденсатора в цепи (рис. 6.3) протекает ток . Известно, что , где U – разность потенциалов на конденсаторе, а следовательно, и на сопротивлении R . По закону Ома имеем U=IR , тогда
, (6.5)
Уравнение (6.5) показывает, что скорость уменьшения заряда конденсатора пропорциональна величине этого заряда. Интегрируя уравнение (6.5) при условии, что в момент времени t=0 q=q0, получим
,
, (6.6)
откуда
, (6.7)
Функция q(t) называется экспоненциальной. График зависимости q(t) приведен на рис. 6.4. Закон изменения напряжения на конденсаторе в процессе разряда аналогичен (6.7):
, (6.8)
где .
Произведение RС имеет размерность времени () и называется постоянной времени, или временем релаксации . За время заряд конденсатора уменьшается в e раз. Для определения RС часто удобно измерять время, за которое величина заряда падает до половины первоначального значения, так называемое "половинное время" t1/2. "Половинное время" определяется из выражения
, (6.9)
Взяв натуральный логарифм от обеих частей уравнения (6.9), получаем или
(6.10)
С пособ измерения постоянной времени состоит в определении t1/2 и умножении полученной величины на 1,44. Так как экспонента асимптотически приближается к оси абсцисс, то точно установить окончание процесса разряда конденсатора (так же как и процесса заряда) не представляется возможным. Поэтому целесообразно измерять время уменьшения величины заряда в 2 раза, т.е. “половинное время”. За каждый интервал времени t1/2=0,693ּRC заряд на емкости уменьшается в два раза (рис. 6.5).
Е сли обкладки конденсатора попеременно подключать к источнику тока и к сопротивлению R (рис. 6.6), то график процесса заряд-разряд конденсатора будет иметь вид, показанный на рис. 6.7. Процесс заряда-разряда можно наблюдать с помощью осциллографа, подавая на вход Y напряжение с конденсатора C.