Instruktsiyi do lab rob I sem


Лабораторна робота №1
Тема. ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОРЕННЯ ТІЛА ПРИ
РІВНОПРИСКОРЕНОМУ РУСІ
Мета: обчислити прискорення, з яким рухається кулька по похилому жолобу.
Обладнання: вимірювальна стрічка; секундомір; жолоб; набір кульок однакового розміру та різної маси; штатив з муфтою та лапкою; металевий циліндр.
Теоретичні відомості
Робота зводиться до вимірювання величини переміщення s за відомий час t. Оскільки при рівноприскореному русі  (початкова швидкість тіла дорівнює нулю), то, вимірявши s і t, можна знайти прискорення кульки: .
Хід роботи1.    Закріпіть жолоб за допомогою штатива в похилому положенні під невеликим кутом до горизонту. Біля нижнього кінця жолоба покладіть у нього металевий циліндр.
1500505162560
2.    Пустіть по жолобу сталеву кульку одночасно включивши секундомір, і виключить його в момент дотику кульки до циліндра.
3.    Визначте час руху кульки t і запишіть в таблицю.
4.    Вимірювальною стрічкою визначить переміщення кульки s і запишіть в таблицю.
5.    Повторіть дослід п'ять разів, змінюючи величину переміщення s. Величина переміщення змінюється при зміні положення циліндру в жолобі. Запишіть результати вимірювань s і t в таблицю.
6.    За допомогою формули  знайдіть прискорення кульки для кожного з дослідів. Результати запишіть в таблицю.
Таблиця результатів
№ дослS, м t, c а, м/с2
асер, м/с2
Δа, м/с2
Δасер, м/с2
δа сер, %
асер ± Δaсер, м/с 2
1 2 3 4 5 7. Обчисліть абсолютну і відносну похибки методом середнього арифметичного:
а) асер=
б) ∆а1= |а1 – асер |; ∆а2= |а2 – асер |; ∆а3= |а3 – асер |; ∆а4= |а4 – асер |; ∆а5= |а5 – асер |;
в) ∆асер= ;
г) δа сер= ∙ 100% .
8. Результати обчислень занесіть до таблиці.
9. Зробіть висновок.

Контрольні питання
1. Який рух називають рівноприскореним?
2. Визначте характер руху кульки по жолобу.
3. Використовуючи данні лабораторної роботи, визначіть швидкість кульки в момент удару по циліндру.
4. Як залежить прискорення кульки від кута нахилу жолоба?
5. Як залежить прискорення кульки від її маси при спуску по жолобу?
6. Із запропонованих формул виберіть формулу переміщення при рівноприскореному прямолінійному русі:
s = v Δ tv = v0 + aΔt
s = v0Δt ± aΔt2/2
Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Лабораторна робота № 2
Тема. ВИЗНАЧЕННЯ ЖОРСТКОСТІ ПРУЖИНИ
Мета: визначити жорсткість пружини навчального динамометра з вимірювань видовження пружини при різних значеннях сили тяжіння , яка врівноважує силу пружності, на основі закону Гука: .
Обладнання: штатив з муфтою і лапкою, динамометр навчальний, набор тягарців, маса кожного дорівнює = 0,100 кг, лінійка с міліметровими поділками.
Теоретичні відомості
Якщо сила тяжіння врівноважує силу пружності, то жорсткість можна визначити за формулою або .
2405380328295Хід роботи
Закріпіть динамометр на штативі, як показано на малюнку.
Поряд з пружиною або за нею встановіть і закріпіть лінійку з міліметровими поділками.
Відзначте і запишіть ті поділки лінійки, проти яких знаходиться стрілка пружини.
Підвісьте до пружини вантаж відомої маси і виміряйте викликане ним подовження пружини.
До першого вантажу додайте другий, третій і так далі вантажі, записуючи кожного разу подовження х пружини. За результатами вимірів заповніть таблицю.
Таблиця результатів

дослm, кг Fпр=Fm,
Н
x,
м k,
Н/м kсер,
Н/м Δk,
Н/м Δkсер,
Н/м δk сер,% kсер±Δkсер,Н/м
1 2 3 4 6. Обчисліть жорсткість пружини у кожному випадку і результати занесіть до таблиці.
7. Обчисліть абсолютну та відносну похибки методом середнього арифметичного:
а) kсер= ;
б) ∆k1= |k1 – kсер |; ∆k2= |k2 – kсер |; ∆k3= |k3 – kсер |; ∆k4 = |k4 – kсер |;
в) ∆kсер=;
г) δk сер= ∙ 100% .
8. Результати обчислень занесіть до таблиці.

Графічний спосіб визначення середнього значення
За результатами обчислень і вимірювань будуємо графік залежності сили пружності Fпр від подовження х і, користуючись ним, визначаємо середнє значення kсер .
1148080111125

Для цього: по осі ординат відкладаємо в обраному нами масштабі значення сили пружності Fпр, яке дорівнює за модулем силі тяжіння Fтяж (дані беремо з таблиці результатів). По осі абсцис відкладаємо подовження пружини х. За результатами вимірювань і обчислень одержуємо чотири точки й проводимо через них пряму. Потім на прямій обираємо будь-яку точку, виписуємо її координати й обчислюємо за формулою значення k.
Контрольні питання
Який фізичний зміст жорсткості?
Від чого залежить жорсткість пружини?
Для яких видів деформації дійсний закон Гука?
Чим відрізняються графіки залежності сили пружності Fпр від видовження х? Чому? Зобразіть схематично графіки для двох пружин з різною жорсткістю.
Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Лабораторна робота № 3
Тема. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ТЕРТЯ КОВЗАННЯ
Мета: експериментально визначити коефіцієнт тертя дерев'яного бруса, що ковзає по дерев'яній лінійці.
Обладнання: динамометр, дерев'яний брус, дерев'яна лінійка, набір вантажів масою по 100 г.
Теоретичні відомості

Хід роботи
1.Брус кладемо на горизонтально розташовану дерев'яну лінійку.

Прикріпивши до бруса динамометр, рівномірно тягнемо його вздовж лінійки. Показання динамометра помічаємо (це буде значення F).
За допомогою динамометра визначаємо вагу бруса (Р).
Повторюємо дії (п. 1-3) для наступних випадків:
а) брус із одним вантажем;
б) брус із двома вантажами;
в) брус із трьома вантажами.
Результати вимірювань заносимо до таблиці.
Таблиця результатів

дослP, H Fтер, Н μ μсерΔ μ
Δ μсерδсер,% μсер± Δ μсер1 2 3 4 6. Обчислюємо абсолютну та відносну похибки методом середнього арифметичного:
а) ∆µ1= |µ1 – µсер |; ∆µ2= |µ2 – µсер |; ∆µ3= |µ3 – µсер |;
∆µ4= |µ4 – µсер |;
б) ∆µсер= ;
в) δµ сер= ∙ 100%.
7. Результати обчислень заносимо до таблиці, робимо висновки.
Графічний спосіб
За результатами вимірювань будуємо графік залежності Fтер(Р) і, користуючись ним, визначаємо середнє значення коефіцієнта тертя μсер.
Для цього: по осі ординат відкладаємо в обраному нами масштабі значення сили тертя Fmeр. По осі абсцис відкладаємо значення ваги Р. Дані беремо з таблиці результатів. За результатами вимірювань і обчислень одержуємо чотири точки й проводимо через них пряму. Потім на прямій обираємо будь-яку точку, виписуємо її координати й обчислюємо за формулою значення μсер.
1231265163830

Контрольні питання
Від чого залежить коефіцієнт тертя ковзання?
Від чого залежить сила тертя ковзання?
Яку природу має сила тертя?
Назвіть застосування сили тертя.
Назвіть негативні прояви сили тертя в живій природі та техніці.
Якими способами можна боротися із силою тертя?
Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Лабораторна робота № 4
Тема. ВИВЧЕННЯ ЗАКОНУ ЗБЕРЕЖЕННЯ МЕХАНІЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
Мета: порівняти дві величини - зменшення потенціальної енергії, прикріпленого до пружини тіла під час його падіння та збільшення потенціальної енергії розтягнутої пружини.
Обладнання: динамометр, жорсткість пружини якого дорівнює 40 Н/м, лінійка, вантаж із набору з механіки (m0 = 0,1 кг), фіксатор, штатив з муфтою й лапкою.
Теоретичні відомості
52705233045
Хід роботи
3919855104775
1. Збираємо установку, зображену на малюнку.
2. Вантаж із набору з механіки міцно прикріплюємо на гачку динамометра.
3. Піднімаємо рукою вантаж, щоброзвантажити пружину. Фіксатор встановлюємо внизу біля скоби.
4. Вантаж опускаємо. Падаючи, вантаж розтягує пружину. Потім вантаж знімаємо й за положенням фіксатора лінійкою вимірюємо максимальне подовження х пружини.
5. Дослід повторюємо 5 разів.
6. Результати обчислень заносимо до таблиці.
Таблиця результатів

дослxmax , м хсер=h, м Е1сер,
Дж Е2сер,
Дж
1 2 3 4 5 Контрольні питання
Що називається повною механічною енергією замкнутої системи?
Сформулюйте закон збереження і перетворення повної механічної енергії.
У яких положеннях вантажу сила пружності:
а) дорівнює нулю,
б) має максимальне значення,
в) дорівнює вазі?
Як користуючись виміряними значеннями лабораторної роботи можна визначити середню швидкість вантажу?
Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Лабораторна робота № 5
Тема. ПЕРЕВІРКА ЗАКОНУ БОЙЛЯ — МАРІОТТА
Мета: дослідним шляхом перевірити залежність тиску даної маси газу від об´єму при сталій температурі (закон Бойля—Маріотта).
Обладнання: прилад для вивчення газових законів, барометр, випробовуваний газ — повітря.
Теоретичні відомості
Закон Бойля—Маріотта для ізотермічного процесу, тобто процесу, що протікає при постійній температурі (T1 = T2), є окремим випадком об'єднаного газового закону:
p1V1= p2V2, або p1/p2=V2/V1
508065405Можна сказати, що тиск даної маси газу при постійній температурі змінюється обернено-пропорційно до його об'єму. Перевірити цю залежність експериментально можна, використовуючи прилад для вивчення газових законів. Прилад складається з металевого гофрованого циліндра змінного об'єму (сильфона) 1, манометра 2 і резинового шланга 3.
Мал. 1
Прикріплена до сильфону демонстраційна шкала 4 дозволяє вимірювати об'єм повітря в циліндрі в умовних одиницях (мал.1).
Хід роботи
Визначаємо ціну поділки шкали манометра.
Збираємо установку за малюнком.
Відкриваємо крани 5 і 6 поруч з манометром. Обертанням гвинта 7 встановлюємо верхню кришку циліндра проти п'ятої поділки шкали приладу, після чого кран 6 закриваємо.
Знімаємо покази приладів і дані записуємо в таблицю.
Дослід повторюємо з тією ж масою газу (кран 6 не відкривати!) 2—3 рази, збільшуючи об'єм повітря в сильфоні.
Обчислюємо значення сталої С для кожного досліду, порівнюємо результати і робимо висновок.
Визначаємо середнє значення сталої С.

№ з/пПокази
Барометра р0, Па Покази
манометра рм , Па Тиск повітря в
сильфоні
р = |р0+рм|, Па Об´єм повітря в сильфоніV, у.о.
Стала pV = С,
Па ∙ у.о. Абсолют.
Похибка ∆С,
Па ∙ у.о. Віднос.
похибка
δс сер, %
1 2 3 сер Таблиця результатів
8. Знаходимо відносну похибку методом середнього арифметичного:
а) Ссер =;
б) ∆С1 = |С1 - Ссер |; ∆С2 = |С2 - Ссер |; ∆С3 = |С3 - Ссер |;
в) ∆Ссер= ;
г) δс сер = ∙ 100%.
Контрольні питанняЗа яких умов справедливий закон Бойля—Маріотта?
Пояснити закон для ізотермічного процесу на основі молекулярно-кінетичної теорії.
Сформулювати закони Гей-Люссака, Шарля.
Чи здійснює газ тиск в стані невагомості?
Чи можна за допомогою приладу для даної роботи перевірити залежність між параметрами газу для ізохорного та ізобарного процесів? Як це здійснити?
Для ізотермічного процесу побудувати графік залежності р від V, взявши за початковий тиск 1 кг повітря за нормальних умов.

Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Лабораторна робота № 6
Тема. ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОСНОЇ ВОЛОГОСТІ ПОВІТРЯ
Мета: ознайомитися з будовою й принципом роботи приладів для визначення вологості повітря в класній кімнаті.
Обладнання: психрометр побутовий, гігрометр металічний, спирт, термометр лабораторний, лійка, таблиця психрометрична, таблиця залежності тиску водяної пари від температури.
Теоретичні відомості
Відносною вологістю повітря φ називають відношення парціального тиску ра водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі, до тиску рн насиченої пари при тій самій температурі, виражений у відсотках:
(1)
Відносна вологість повітря показує, наскільки водяна пара при даній температурі близька до насичення.
При даному значенні тиску водяної пари в повітрі відносна вологість за умови зниження температури підвищується. А при температурі, що дорівнює точці роси, пара в повітрі стає насиченою й починає конденсуватися. Виникає туман, випадає роса, тверді поверхні запотівають. За спостереженням запотівання металевої поверхні визначають точку роси. Знаючи точку роси, можна визначити тиск пари в повітрі, адже при точці роси пара стає насиченою, тому її тиск можна знайти за допомогою таблиці залежності тиску насиченої пари від температури.
Хід роботи4318038100
І. Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою психрометра.
Психрометр складається з двох однакових термометрів (мал. 1). Спиртовий балон одного з них обгорнутий шматком тканини, край якої опущений у воду. Вода із змоченої тканини випаровується й охолоджується. Тому цей термометр показує більш низьку температуру. Записуємо показання термометрів:
сухий: t1= ______ ; вологий: t2 = ;
Мал.1 різниця температур: t1 - t2 = .
Користуючись психрометричною таблицею, визначаємо відносну вологість повітря: φ= .
-71120-2540ІІ. Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою конденсаційного гігрометра.
Конденсаційний гігрометр складається з охолоджуваної камери 1, оточеної металічним кільцем 2 з теплоізолюючою прокладкою. Температуру в камері гігрометра знижують, продуваючи повітря через спирт і тим самим викликаючи інтенсивне випаровування (мал. 2).
Протираємо м'якою тканиною поліровану стінку й кільце гігрометра до блиску.
2. Вимірюємо температуру повітря в кімнаті t1.
3. Наливаємо в камеру гігрометра (до половини) спирт, вставляємо в неї термометр і приєднуємо гумову грушу. Продуваємо повітря через спирт і слідкуємо за полірованою поверхнею стінки камери, порівнюючи її з поверхнею кільця.
4. У момент появи роси запам'ятовуємо і записуємо показання термометра t2 .
5. Припиняємо продування повітря й продовжуємо спостереження. Записуємо показання термометра в момент повного зникнення роси t3.
6. Повторюємо спостереження тричі. Результати досліду заносимо до таблиці результатів.
Таблиця результатів

з/п
Темпер. навколишнього повітря t, 0 С Темпер. появи
роси t1, 0 С Темпер. зникнення
роси t2, 0 С Темпер. точки
роси t3, 0 С Абсолют. вологість повітря ρа , г/м3 Густина насиченої пари
при кімнат. температурі
ρн , г/м3 Відносна вологість повітря φ, % Абсолютна похибка
Δφ, % Відносна похибка
δφ сер, %
1 2 3 сер 7. Приймаємо середнє значення одержаних температур за достовірну точку роси та, знаючи температуру навколишнього повітря, обчислюємо відносну вологість повітря за формулою, користуючись таблицею залежності густини насиченої водяної пари від температури.
8. Обчислюємо похибки методом середнього арифметичного:

а) ;
б) ∆φ1=| φ1 – φсер|; ∆φ2=| φ2 – φсер|; ∆φ3=| φ3 – φсер|;

в)

г)
9. Робимо висновки.
Контрольні питання
Чому покази вологого термометра психрометра меньше показів сухого термометра?
За якої умови різниця показів термометрів психрометра найбільша?
Яка відносна вологість повітря, якщо термометри психрометра показують однакову температуру?
Як зміниться різниця показів термометрів психрометра, якщо температура в приміщенні знижується, а абсолютна вологість залишається попередньою?
Чому при продуванні повітря через спирт на полірованій поверхні стінки камери гігрометра з'являється роса? У який момент з'являється роса?
Чому після спекотного дня роса буває рясніша?
Знайти масу водяної пари в кабінеті, використовуючи результати лабораторної роботи та додаткові вимірювання.
Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Лабораторна робота № 7
Тема. ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКА
Мета: знайти питомий опір провідника; користуючись довідником, визначити матеріал, з якого виготовлений провідник.
Обладнання: дріт із матеріалу з великим питомим опором (мал.1), джерело струму, амперметр, вольтметр, ключ, з'єднувальні дроти, лінійка, штангенциркуль.
Теоретичні відомості
Однією з важливих характеристик провідника є питомий електричний опір ρ — фізична величина, рівна відношенню добутку опору провідника на площу його поперечного перерізу до довжини провідника.
Для однорідного циліндричного провідника з опором R, завдовжки l, площею поперечного перерізу S: ρ=RS/l(у СІ виражається в Ом∙м).
Питомий опір залежить від концентрації в провіднику вільних електронів і від відстані між іонами кристалічної решітки, інакше кажучи, від матеріалу провідника.
Якщо провідник має круглий переріз, то:
423354513525510033077470
d - діаметр провідника. Тоді маємо
915035229870
Мал.1
Із закону Ома для ділянки кола можна знайти опір провідника:
99695121920
де U- напруга на ділянці кола, що містить провідник,
І - сила струму.
3376930127635
Тому розрахункова формула:
Хід роботи:

Зберіть коло за схемою, вказаною на мал.2. Визначте ціну поділок електричних приладів.

Мал.2
2. Замкніть коло. Зміною положення повзунка реостата підберіть силу струму не більшу за 1 А, щоб не перевантажити джерело струму та уникнути перегрівання дроту. Зніміть покази амперметра І і вольтметра U.
3. Виміряйте силу струму I і падіння напруги U на досліджуваному опорі R при цій силі струму. Дослід повторіть для трьох значень сили струму. Результати запишіть в таблицю. Розімкніть коло.
4. Відключіть провідник від кола. Виміряйте його довжину l лінійкою та діаметр d штангенциркулем. Результати вимірювань також занесіть в таблицю.
25673052774955. Розрахуйте наближене значення питомого опору провідника ρпр за формулою :

6. Розрахуйте абсолютну похибку вимірювання питомого опору ∆ρ за методом середнього арифметичного.
Таблиця результатів

п\пНапруга U, В Сила струму І, А Діаметр провідника d, м Довжина провідника l, м Питомий опір ρпр , Ом∙мАбсолютна похибка ∆ρ,
Ом∙мρ=ρпр±∆ρ, Ом∙мТабличне значення питомого опору ρтаб, Ом∙мВідносна похибка δ, %
1 2 3 сер 7. Знайдіть табличне значення питомого опору ρтаб досліджуваного провідника. Розрахуйте відносну похибку одержаного результату за формулою:
8. Зробіть висновок.
Контрольні питання:
Що таке питомий опір провідника і в яких одиницях його вимірюють?
опір провідника при температурі 0 С; вимірюється в Ом
опір провідника довжиною 1 м з площею поперечного перерізу 1 м2; вимірюється в
опір провідника довжиною 1 м з площею поперечного перерізу 1 м2; вимірюється в Омм
Дріт, який використовується для виготовлення нагрівних приладів повинен мати…
малий питомий опір, для зменшення втрат електричної енергії;
будь-який питомий опір;
великий питомий опір, для збільшення опору нагрівного елемент.
Дріт, який використовують для виготовлення підвідних провідників повинен мати…
малий питомий опір, для зменшення втрат електричної енергії;
будь-який питомий опір;
великий питомий опір, для збільшення опору проводів.
Як зміниться напруга на ділянці ОВ електричного кола (мал.3), якщо мідний дріт на цій ділянці замінити нікелиновим?
291973076200- збільшиться;
- зменшиться;
- не зміниться.
Мал. 3

Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.
Таблиця питомих опорів деяких речовин
Речовина ρ, Ом·мРечовина ρ, Ом·мАлюміній 2,7·10-8 Ніхром 105·10-8
Вольфрам 5,3·10-8 Олово 11,3·10-8
Вугілля 4500· 10-8 Осмій 9,5·10-8
Залізо 9,9·10-8 Платина 10,5·10-8
Золото 2,2·10-8 Реотан 45·10-8
Константан 47·10-8 Ртуть 95,4·10-8
Латунь 6,3·10-8 Свинець 20,7·10-8
Манганін 39·10-8 Срібло 1,58·10-8
Мідь 1,68·10-8 Фехраль 110·10-8
Нікелін 42·10-8 Цинк 5,95·10-8
Нікель 7,3·10-8 Лабораторна робота № 8
Тема. ВИМІРЮВАННЯ ЕРС І ВНУТРІШНЬОГО ОПОРУ
ДЖЕРЕЛА СТРУМУ
Мета: визначити ЕРС і внутрішній опір джерела струму, що використовується в роботі.
Обладнання: вольтметр лабораторний (зі шкалою 0-6 В, що має опір RB= 900 Ом), амперметр лабораторний (зі шкалою 0 - 2А), джерело постійного струму лабораторне (випрямляч навчальний ВУ-4) або гальванічний елемент (акумулятор чи батарейка від кишенькового ліхтарика), ключ, реостат (6 Ом) або магазин резисторів (10 Ом), з'єднувальні дроти.
Теоретичні відомості
Для отримання електричного струму у провіднику необхідно створити і підтриму вати на його кінцях різницю потенціалів (напругу). Для цього використовують джерело струму. Різниця потенціалів на його полюсах утворюється внаслідок розділення зарядів. Роботу по розділенню зарядів виконують сторонні (неелект-ричного походження) сили.
При розімкненому колі енергія, витрачена в процесі роботи сторонніх сил, перетворюється на енергію джерела струму. При замиканні електричного кола запасена в джерелі струму енергія витрачається на роботу по переміщенню зарядів в зовнішній і внутрішній частинах кола з опорами відповідно R і r.
Величина, чисельно рівна роботі, яку здійснюють сторонні сили при переміщенні одиничного заряду усередині джерела струму, називається електрорушійною силою джерела струму ε.
Електрорушійну силу і внутрішній опір джерела струму можна визначити експериментально.
294830545593014605465455 Електричне коло, яке використовують у цій роботі, показане на малюнках 1 або 2.
Мал.1 Мал.2
Якщо ключ розімкнуто, ЕРС джерела струму ε чисельно дорівнює напрузі на зовнішньому колі U (ε = U). У цьому випадку джерело струму замкнуто на вольтметр, опір якого має бути в багато разів більший за внутрішній опір джерела струму r (RB >> r), при тому, що опір джерела струму малий.
Внутрішній опір джерела струму r можна визначити непрямим способом, знявши покази з амперметра і вольтметра тоді, коли ключ замкнуто. Із закону Ома для замкнутого кола , де І — сила струму в колі; ε — EPC; R— зовнішній опір кола ; r— внутрішній опір джерела струму; маємо ε = U + Ir, де U = IR — напруга в зовнішньому колі. Звідки отримуємо розрахункову формулу

Хід роботи
Прочитайте інструкцію з охорони праці при виконанні лабораторних робіт з електричними приладами.
Ознайомтесь з вимірювальними приладами та визначіть ціну поділки шкали амперметра і вольтметра.
Накресліть схему електричного кола, зображеного на малюнку 1 або малюнку 2, відповідно до комплекту обладнання.
Складіть електричне коло, правильність складання якого має перевірити викладач.
Виміряйте ЕРС джерела струму ε (показання вольтметра при розімкненому ключі).
Встановіть певний опір R на реостаті чи магазині опорів.
Зніміть показання амперметра І і вольтметра U при замкненому ключі.
Повторіть дії, вказані у пунктах 5 - 7 ще два рази.
У кожному випадку обчисліть r .
Обчисліть rсер за формулою r сер =.
Обчисліть похибки методом середнього арифметичного:
а) ∆r1 = |r1 - rсер |; ∆r2 = |r2- rсер |; ∆r3 = |r3 - rсер |;
б) ∆rсер= ; в) δ = ∙ 100%; г) δсер= .
Запишіть значення внутрішнього опору джерела струму з урахуванням похибки вимірювання у вигляді .
Результати вимірювань та обчислень занесіть до таблиці.
Зробіть висновок.
Таблиця результатів
№ досліду ЕРС ε, В Сила струму І, А Напруга на зовнішній ділянці кола U, В Внутрішній опір r , Ом Серед. знач. внутріш.
опору rсер, Ом
Абсолютна похибка ∆r, Ом Серед. знач. абсолют. похибки ∆rсер, Ом
Серед. знач. віднос.
похибки δсер,%
r= rсер ± ∆rсер
1 2 3 сер Контрольні питання Яка роль джерела струму в електричному колі?
а) створення і підтримування на його кінцях різниці потенціалів (напруги) для отримання електричного струму у провіднику;
б) створення і підтримування на його кінцях різниці потенціалів (напруги) для отримання опору у провіднику;
в) немає правильної відповіді.
При замиканні електричного кола запасена в джерелі струму енергія витрачається …
а) на роботу по переміщенню зарядів у зовнішній частині кола з опором R;
б) на роботу по переміщенню зарядів у зовнішній і внутрішній частинах кола з опорами відповідно R і r;
в) на роботу по переміщенню зарядів в внутрішній частині кола з опором r..
Яка схема використовується для вимірювання ЕРС та внутрішнього опору джерела струму?
а) Рис. 1; б) Рис. 2; в) немає правильної схеми.
А
V
+ -
– -
А
V
+ -
– -

Рис. 1 Рис. 2
Що вимірює вольтметр, приєднаний до джерела при вимкненому ключі?
а) ЕРС та падіння напруги на опорі вольтметра;
б) ЕРС та падіння напруги у зовнішньому колі;
в) немає правильної відповіді.
Як змінюються спад напруги на зовнішній ділянці кола U та спад напруги всередині джерела UV, якщо збільшується зовнішній опір?
а) U зменшується , UV збільшується;
б) U збільшується , UV зменшується;
в) U та UV не змінюються.
Лабораторна робота № 9
Тема. ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАПІВПРОВІДНИКІВ
Мета: дослідити залежності сил прямого й зворотного струмів діода від докладених до нього напруг і побудувати графіки цих залежностей.
Обладнання: джерело електричної енергії (2 шт.), міліамперметр постійного струму, вольтметр постійного струму, мікроамперметр на 100—200 мА, діод Д7Ж або Д2 на колодці, реостат повзунковий, ключ, з´єднувальні дроти, потенціометр.
Теоретичні відомості
Напівпровідники характеризуються відмінною від провідників провідністю: власною, дірковою (р-типу) і електронною (n-типу).
Якщо в монокристал напівпровідника (наприклад, германію), що має провідність n-типу, впаяти краплю напівпровідника (наприклад, індію) з провідністю р-типу, то в області, контакту напівпровідників, утворюється запірний шар (р-n-перехід; див. мал. 1), який добре проводить струм в одному напрямі (прямому від р до n) і практично не проводить струм в іншому напрямі (зворотному). Це властивість використовується в напівпровідниковій техніці.
3576955153035Роботу виконують з напівпровідниковим діодом Д7Ж. Основна частина діода - це монокристалічна пластинка германію 1 з наплавленим індієм 2, яка знаходиться в металевому корпусі, що захищає кристал від зовнішнього впливу (див. мал. 1). До германія та Індія приєднані виводи (3, 4), ізольовані від корпуса. Виводи діода підведені на панелі до двох затискачів, позначених знаками "+" і "−".
На межі областей германій-індій утворюється електронно-дірковий (n-р) перехід, що має однобічну провідність для електричного струму.
Струм, утворений рухом основних носіїв заряду та спрямований від діркового напівпровідника до електронного, називається прямим струмом діода, а струм, спрямований від електронного напівпровідника до діркового,- зворотним струмом діода.
У залежності від напрямку струму у діоді докладена до нього напруга, а також опір діода називають прямими або зворотними.
Хід роботиI. Перевірка односторонньої провідності діода.Вивчаємо описання роботи до кінця.
Складаємо коло за схемою, вказаною на мал. 2.
Діод включаємо в прямому (пропускному) напрямку: відмітка « + » має бути звернена до «плюса» джерела ЕРС. Замикаємо коло і відмічаємо показання міліамперметра. Коло розмикаємо.
4. Діод включаємо у зворотному напрямі. Коло замикаємо і переконуємося у відсутності струму в ланцюзі. Коло розмикаємо.
5. За результатами спостережень робимо відповідний висновок.
II. Зняття вольт-амперної характеристики діода.
3890645291465Завдання 1. Дослідження залежності сили прямого струму від докладеної до діода напруги.
1.Збираємо електричне коло за схемою (мал. 2), увімкнувши діод у пропускному (прямому) напрямку. Як джерело струму використовуємо один акумулятор з батареї З-НКН-10. Напругу на діоді вимірюємо вольтметром із шкалою 3 В, а силу прямого струму діода — міліамперметром, увімкнутим у коло спочатку із шкалою 7,5 мА, а потім — 15 і 30 мА.
2.За допомогою потенціометра збільшуємо напругу на діоді кожного разу приблизно на 0,02 В. Показання вольтметра й міліампер метра записуємо до таблиці результатів 1. Коло розмикаємо.
Таблиця результатів 1
U, B I, мA Завдання 2. Дослідження залежності сили зворотного струму від докладеної до діода напруги.
3891280736601.Збираємо електричне коло за схемою (мал. 3). Як джерело струму тут можна використовувати дві батареї акумуляторів, увімкнутих у коло послідовно.
Напругу вимірюємо вольтметром із шкалою 15 В, а силу струму - міліамперметром із шкалою 1,5 мА.
2.Збільшуючи за допомогою потенціометра напругу на 1 В, кожного разу вимірюємо силу зворотного струму діода. Результати вимірювань записуємо до таблиці результатів 2.
Таблиця результатів 2
U, B I, мA За даними двох таблиць будуємо графік залежності сили струму від докладеної напруги – вольт–амперну характеристику діода.
Силу прямого струму й пряму напругу (дані табл. 1) вважайте позитивними, а зворотні (дані табл. 2) — негативними.
Контрольні питання
У чому відмінність провідності провідників від напівпровідників?
Як пояснити зменшення питомого опору напівпровідника при збільшенні температури чи освітленості?
Що показує вольт-амперна характеристика діода?
При якому з’єднанні діода з джерелом струму він має малий опір, а при якому – великий?
Навіщо змінюють схему включення приладів, коли вимірюють сили прямого і зворотного струмів у діоді?
На рис. 4 зображена вольт – амперна характеристика напівпровідникового діода. Визначити, чому дорівнює внутрішній опір діода в пропускному напрямку при U=0,3 В, в запірному напрямі при U= - 400 В. Пояснити, чому сила струму в пропускному напрямку зі збільшенням напруги зростає дуже швидко, в запірному ж напрямі — дуже мала і майже не змінюється із зростанням напруги.
20148556985

Мал. 4

Розв´язування різнорівневих задач за індивідуальним планом для кожного студента.

Приложенные файлы

  • docx 19094610
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий