7. Прилади та обладнання.

Досліджуваний зразок - напівпровідниковий монокристал германію (або іншої речовини). Джерело живлення. Міліамперметр. Мілівольтметр. Штангенциркуль.

8. Література.

1. Детлаф А.А., Яворський Б.М., Милковская Л.В. Курс физики (в трех томах). Т.2.-М.:Высшая школа, 1977, §8.1-8.5, 9.2, 10.2.

2. Калашников С.Г. Электричество.-М.:Наука, 1977, §53, 57, 59, 61.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. – М.:Наука, 1978, §31, 34.

Варіант 2

Вивчення законів постійного струму

Завдання 1.

Вимірювання опору за допомогою містка постійного струму

1. Мета роботи.

1. Вивчити метод вимірювання опору за допомогою місткової схеми.

2. Навчитись вимірювати опір містком постійного струму.

2. Теоретичні відомості.

Класичним методом вимірювання опору є метод містка постійного струму. Схема містка постійного струму, яка представлена на рис. 1, складається з відомих опорів R₀, R₁, R₂, невідомого опоруR_х, нуль-гальванометраGі джерела ЕРСε. ОпориR_х, R₀, R₁, R₂складають так звані плечі містка.

Рис. 1. Схема містка постійного струму (міст Уітсона).

Частина схеми АС являє собою натягнутий однорідний провід (реохорд) із контактом D, який може ковзати вздовж реохорда АС, змінюючи таким чином співвідношення між опорамиR₁,R₂, частинами проводу АDіDС. До точки з’єднання двох опорів (точка В на рис. 1) і до рухомого контактуDпід’єднуютьсяR₀, R₂, гальванометрG, а до точок схеми А і С вмикається джерело ЕРСε.

При довільному співвідношенні опорів, які складають місткову схему, через гальванометр протікає струм. Однак, переміщуючи контакт D, можна зробити так, щоб сила струму через гальванометр дорівнювала нулю.

Тоді між опорами R_х, R₀, R₁, R₂, має місце співвідношення:

.(1)

Дійсно, коли струм через гальванометр не протікає, то потенціали точок В і Dоднакові. А це означає, що напруги на ділянках АВ і АDоднакові:

,

або

.(2)

Однакові також напруги на ділянках ВС і DС, тобто

(3)

Розділивши ліві і праві частини співвідношень (2) і (3), отримаємо:

(4)

Якщо струм через гальванометр не протікає, то , і тоді

(5)

Сам процес вимірювання невідомого опору R_хза допомогою місткової схеми полягає в тому, що на магазині опорів виставляється опірR₀по можливості близький за значенням до невідомого опору. Потім за допомогою рухомого контактуDзнаходимо на реохорді положення, при якому сила струму через гальванометр дорівнює нулю (така операція знаходження положення рухомого контакту називається врівноженням містка).

Добившись рівноваги містка, за співвідношенням (5) визначаємо величину опору R_х, якщо відомі три інші опори.

Оскільки для однорідного проводу опори окремих ділянок реохорда відносяться один до одного як їхні довжини, то відношення у формулі (5) можна замінити відношенням довжини (деl₁,l₂- відповідно довжини ділянок АDтаDС на рис 1.) Отже, формулу (5) можна переписати як , звідки знаходимо робочу формулу для визначенняR_х:

(6)

Відзначимо, що точність визначення R_хбуде тим кращою, чим ближчим до одиниці буде співвідношення. Тому при вимірюванні за допомогою містка Уітстона невідомого опоруR_хбажано, щоб опірR₀не дуже відрізнявся відR_х. У зв’язку з цим порядок знаходженняR_х, може бути наступним: встановити контактDпосередині реохорда (l₁,l₂) і за допомогою магазину опорів підібратиR₀так, щоб струм через гальванометр не протікав. Тоді згідно з (6)R_х = R₀.