3. Контрольні запитання.
1. Що називається роботою виходу електрона?
2. Від чого залежить робота виходу?
3. Як обчислюється зовнішня контактна різниця потенціалів?
4. Чим визначається внутрішня контактна різниця потенціалів?
5. В чому полягає явище виникнення термо-е.р.с.?
6. Від чого залежить величина термо-е.р.с.?
7. Що показує і від чого залежить коефіцієнт термо-е.р.с.?
8. Як вимірюється величина термо-е.р.с. в даній лабораторній роботі?
9. Чому при даному методі вимірювання проводити вимірювання потрібно швидко, а нагрівати повільно?
10. Як в даній лабораторній роботі визначається коефіцієнт термо-е.р.с.?
11. Яка конструкція термопари?
4. Домашнє завдання.
Для виконання роботи необхідно засвоїти такі питання: контактна різниця потенціалів; потенціал виходу і робота виходу; закон Вольта; термоелектрика; термопари.
5. Лабораторне завдання.
Установка складається з термопари, один із спаїв якої знаходиться в нагрівнику (саме цей спай протягом виконання лабораторної роботи буде нагріватись), а інший – на відкритому повітрі (його температура буде залишатись постійною протягом усього експерименту і дорівнюватиме кімнатній). До першого спаю під’єднана інша термопара, яка з’єднана з цифровим термометром, роль якого відіграє мультиметр. При пропусканні струму через нагрівник один зі спаїв досліджуваної термопари нагрівається.
Величина струму в нагрівнику регулюється реостатом і контролюється амперметром. Струм в колі термопари, яка досліджується, вимірюється мікроамперметром. Якщо нагрівання відбувається повільно, то при одній і тій же різниці температур спаїв термострум можна виміряти двічі: один раз без опору R, другий раз з опором R (рис. 1).
У першому випадку струм визначається величиною термоерс та загальним опором кола R0:
(7)
В другому випадку струм буде меншим, бо в коло вмикається додатковий опір R. Тоді для струму буде справедливий вираз:
(8)
Розв'язок системи рівнянь (7) і (8) для термоерс буде:
(9)
Вимірювання термо-е.р.с. за цим способом треба здійснювати настільки швидко, щоб різниця температур спаїв не встигала помітно змінитись за час вимірювання.
6. Порядок виконання роботи.
1. Зібрати вимірювальну схему за рис. 1.
Тр – лабораторний
автотрансформатор (ЛАТР);
mA
– міліамперметр;
ТП1,
ТП3
– робочі термопари;
ТП2,
ТП4
– термопари, що вимірюють температуру;
tº
- вимірювач температури (мультіметр)
Рис. 1.
2. Визначити кімнатну температуру (ця температура буде рівна температурі холодного контакту t1).
3. Увімкнути нагрівач через автотрансформатор і за допомогою реостата встановити в ньому струм не більше 0,5 А.
4. Поступово нагрівати один зі спаїв, визначаючи температуру холодного t1, і гарячого t2 спаїв за термометрами.
5. Через кожні 10º С різниці температур спаїв виміряти в колі термопари струми І1 і І2 (з опором R і без нього).
6. Результати вимірювань записати до таблиці 1.
Таблиця 1. Результати вимірювань.
t1,o C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2,o C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І1, мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І2, мкА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Для кожної різниці температур Δt спаїв обчислити за формулою (9) величину термо-е.р.с. ε і результати обчислень занести до таблиці 2.
Таблиця 2. Результати розрахунків.
t,o C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε, мкВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Побудувати графік залежності термо-е.р.с. ε від різниці температур спаїв ∆t в координатах ε та t.
8. Визначити величину коефіцієнта термо-е.р.с. як тангенс кута нахилу залежності E= f (t) згідно з формулою (6).
9. Знайти співвідношення концентрацій носіїв n1 і n2 в металах, що дотикаються, використавши для цього формулу (3), відповідним чином її перетворивши.
6
.
Прилади та обладнання.
Термопари, мікроамперметр, мультиметри, нагрівач, амперметр, автотрансформатор, реостат.
7. Література.
1. Савельев И. В. Курс общей физики, т.ІІ. М., “Наука”, 1982, 77,78.
2. Зисман Г. А., Тодес О. М. Курс общей физики, т.ІІ. М., “Наука”, 1969, 22.
Лабораторна робота №13