- •Введение
- •Общие Рекомендации
- •Порядок действий в лаборатории и Методика измерений
- •Обработка результатов измерений
- •1. Правила действий с приближёнными числами
- •2. Погрешности измерений
- •3. Практическая методика статистической обработки результатов измерений
- •4. Погрешности косвенных измерений
- •5. Графическая обработка результатов измерений
- •6. Определение параметров функциональных зависимостей по их графикам
- •Контрольные вопросы
- •С помощью маятника обербека
- •Теория метода и описание установки
- •Задание 1. Определение момента инерции и момента силы трения
- •Выполнение измерений
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Задание 2. Проверка закона сохранения энергии
- •Выполнение задания
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 2. Определение коэффициента упругости пружины
- •Теория метода и описание установки
- •Определение коэффициента упругости пружины динамическим методом
- •Выполнение измерений
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 3. Определение показателя адиабаты методом клемана – дезорма
- •Теория метода и описание установки
- •Задание 1. Определение показателя адиабаты атмосферного воздуха с учётом теплообмена
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Задание 2. Определение среднего числа степеней свободы молекул воздуха
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 4. Определение вязкости жидкости по методу стокса
- •Теория метода и описание установки
- •Выполнение измерений
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Исследование электростатического поля Краткая теория
- •Выполнение работы
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение температурного коэффициента сопротивления металла и энергии активации полупроводника Теория метода
- •Выполнение работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли Общая теория
- •Выполнение работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 8 изучение эффекта холла в полупроводниках Краткая теория
- •Способ определения коэффициента Холла
- •Выполнение работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение длины световой волны с помощью дифракционной решётки
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение измерений
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Изучение поляризации света
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Градуировка монохроматора.
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Выполнение работы
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение характеристик радиоактивного излучения
- •Краткая теория
- •Поглощение радиоактивного излучения веществом
- •Описание установки
- •Выполнение измерений
- •Анализ и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Контрольные вопросы
Чем отличаются металлы, диэлектрики и полупроводники по своим электрическим свойствам?
Какова зависимость сопротивления полупроводников и металлов от температуры? Назовите причины различия этих зависимостей.
Какая физическая величина имеет аббревиатуру «ТКС»? В каких единицах она измеряется?
Выведите расчётную формулу для определения ТКС по угловому коэффициенту графика R(Т).
Как образуются энергетические зоны при объединении атомов в кристаллах? Каковы названия этих зон? Какова их заполненность электронами в металлах, диэлектриках и полупроводниках при Т = 0?
Что называют энергией активации полупроводника, в каких единицах она измеряется? Какие величины зависят от этой характеристики полупроводника?
Дайте определения собственной и примесной, электронной и дырочной проводимостей.
Выведите формулы (6.7), (6.12), (6.13).
Каковы физический смысл и единицы измерения подвижности b? Как она зависит от температуры?
Каков физический смысл величин n0 и R0 в формулах (6.1) и (6.16)?
Работа № 7
Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля земли Общая теория
При подготовке к работе следует изучить закономерности образования магнитного поля проводниками с током (закон Био – Савара), элементы земного магнетизма.
Наша Земля окружена естественным магнитным полем, существование которого обусловлено действием постоянных источников, расположенных внутри Земли и создающих основной компонент поля (~99%), а также переменных источников (электрических токов) в магнитосфере и ионосфере (~1%). Напряженность Н геомагнитного поля убывает от полюсов к экватору от 56 до 33 А/м.
Действие магнитных сил обнаруживается как на поверхности Земли, так и в ее недрах и под водой. Все пространство, окружающее земной шар, пронизывается магнитными силовыми линиями, как бы исходящими из магнитного полюса в южном полушарии, огибающими земной шар и входящими в магнитный полюс северного полушария (рис. 7.1).
В магнитных компасах используется свойство свободно подвешенной намагниченной стрелки устанавливаться вдоль магнитных силовых линий Земли. Такая стрелка своим северным концом указывает на север, а южным – на юг.
Магнитные полюса расположены вблизи географических полюсов, (обозначены на рис. 7.1 буквами N и S), но не совпадают с ними. Положение магнитных полюсов не остаётся неизменным, координаты их, хотя и очень медленно, но изменяются. В 1600 г. северный магнитный полюс находился в 1300 км от географического, а в настоящее время – примерно в 2000 км.
Магнитное поле Земли характеризуется вектором магнитной индукции , который направлен по касательной к силовым линиям земного магнитного поля. В каждой точке Земли вектор индукции составляет с горизонтальной плоскостью некоторый угол (рис. 7.2), который приблизительно равен географической широте местности.
Направление вектора можно определить, например, имея магнитную стрелку, свободно вращающуюся на горизонтальной оси. (Подумайте, как нужно сориентировать ось, чтобы стрелка показала направление магнитной индукции.) Обычно вектор магнитной индукции раскладывают на две составляющие: горизонтальную Вг и вертикальную Вв (см. рис. 7.2).
Имеющаяся в лаборатории установка позволяет определить только одну составляющую индукции магнитного поля – горизонтальную.
Для её определения в данной работе применяется тангенс-гальванометр (ТГ). Это плоская вертикальная катушка радиусом R c числом витков N. В центре катушки расположен компас, размеры которого должны быть значительно меньше радиуса катушки.
Если ось стрелки компаса вертикальна, то при отсутствии тока в катушке стрелка располагается вдоль горизонтальной составляющей магнитного меридиана Земли (рис. 7.3). Поворотом прибора вокруг вертикальной оси можно совместить плоскость катушки с плоскостью магнитного меридиана. Если после такой установки катушки пропустить по ней ток, то магнитная стрелка отклонится от направления магнитного меридиана на некоторый угол.
Объясняется это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два поля: горизонтальная составляющая Вг земного магнитного поля и поле В, созданное током. На рис. 7.3 SN – направление магнитного меридиана Земли; АС – сечение витка катушки горизонтальной плоскостью; S’N’ – магнитная стрелка; Вг – вектор горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли; В – вектор индукции магнитного поля, созданного током в центре катушки. Как следует из рис. 7.3, горизонтальная составляющая связана с индукцией магнитного поля катушки соотношением
. |
(7.1) |
Величина индукции в центре кругового тока пропорциональна силе тока I и вычисляется по формуле, полученной из закона Био – Савара – Лапласа интегрированием по замкнутой окружности радиуса R:
.(7.2)Измеряя угол отклонения при известном значении силы тока, можно по формулам (7.2) и (7.1) вычислить горизонтальную составляющую Вг магнитного поля в месте проведения измерений.