Wyniki pomiarów:
Temperatura [°C] |
Oporność [Ω] |
|
|
German |
Termistor |
20 |
432 |
366 |
25 |
416 |
316 |
30 |
388 |
265 |
35 |
352 |
222 |
40 |
314 |
183,4 |
45 |
271 |
152,4 |
50 |
230 |
127 |
55 |
197 |
107,4 |
60 |
160 |
88,2 |
65 |
137 |
75,2 |
70 |
114 |
63,6 |
75 |
97 |
54 |
80 |
79 |
43,4 |
85 |
68 |
39,4 |
90 |
57 |
33,6 |
95 |
48 |
28,8 |
99 |
41 |
25,4 |
Opracowanie wyników :
Współrzędne punktów doświadczalnych naniesionych na wykresie zawarte są w tabeli:
1/T [1/K] |
ln R ( german ) |
ln R ( termistor ) |
0,00341 |
6,0684 |
5,9026 |
0,00335 |
6,0306 |
5,7557 |
0,00330 |
5,9610 |
5,5797 |
0,00324 |
5,8636 |
5,4026 |
0,00319 |
5,7493 |
5,2116 |
0,00314 |
5,6021 |
5,0265 |
0,00309 |
5,4380 |
4,8441 |
0,00304 |
5,2832 |
4,6765 |
0,00300 |
5,0751 |
4,4796 |
0,00295 |
4,9199 |
4,3201 |
0,00291 |
4,7361 |
4,1526 |
0,00287 |
4,5747 |
3,9889 |
0,00283 |
4,3694 |
3,7704 |
0,00279 |
4,2195 |
3,6737 |
0,00275 |
4,0430 |
3,5145 |
0,00271 |
3,8712 |
3,3603 |
0,00268 |
3,7135 |
3,2347 |
Metodą najmniejszych kwadratów została wyznaczona prosta regresji.
Współczynniki a i b do prostej zostały wyznaczone na podstawie wzorów:
gdzie :
Po podstawieniu danych liczbowych uzyskaliśmy następujące współczynniki:
a=3420,6
b=-5,29909
Wykresy zależności ln(R)=f(1/T) dla germanu i termistora oraz prosta regresji :
Natomiast błędy współczynników a i b zostały wyznaczone na podstawie wzorów:
gdzie
Po podstawieniu danych liczbowych otrzymujemy:
czyli
a = 3420,6 ±149,8
b = -5,299 ±0,453
Zatem prosta regresji ma równanie:
Wartość przerwy energetycznej w germanie wyznaczona została z zależności
Z powyższego wzoru wynika, że przerwa energetyczna w germanie wynosi
gdzie
k - stała Boltzmana = 1,38·10-23 [J·K-1]
Czyli po wstawieniu danych liczbowych
Eg = ( 9,44 ± 0,41 ) ⋅10-20 [J]
Wnioski :
Wykres ln(R)=f(1/T) dla germanu, który otrzymaliśmy jest prawie prosty czyli bardzo zbliżony do wykresu teoretycznego.
Widzimy również, że wykres ln(R)=f(1/T) dla termistora jest bardzo podobny do wykresu dla germanu z tym że przesunięty jest na osi ln(R) o pewną stałą wartość co może sugerować że termistor jest zbudowany właśnie z germanu ( możliwe że inaczej domieszkowanego, co mogłoby powodować powstałą odchyłkę ).