|
|
|
|
|
|
Wyznaczanie zależności przewodnictwa od temperatury dla przewodników i półprzewodników.
W doświadczeniu tym potrzebne nam będą następujące rekwizyty: ultratermostat, mostek Wheatstone'a, galwanometr, opornik drutowy oraz termistor.
Do jego przeprowadzenia powinniśmy znać poniższe pojęcia oraz prawa:
Prawo Ohma - prawo fizyki głoszące, że stały prąd I płynący w przewodniku jest wprost proporcjonalny do przyłożonego napięcia U (napięcie elektryczne). U=RI, gdzie współczynnik proporcjonalności R jest oporem elektrycznym (oporność elektryczna).
Przewodnictwo - zjawisko przepływu ładunków elektrycznych (prąd elektryczny) pod wpływem pola elektrycznego. Ze względu na wielkość oporności elektrycznej właściwej materiały dzieli się na izolatory (dielektryki), półprzewodniki i przewodniki.
Mostek Wheatstone'a - cztery jednakowego rodzaju elementy umieszczone są na bokach obwodu elektrycznego w formie kwadratu, przy czym napięcie dostarczane jest na jedną parę wierzchołków kwadratu wzajemnie naprzeciwległych, natomiast druga para wierzchołków połączona jest przez czuły galwanometr.
------ Domeny ferromagnetyczne - są to obszary, w których atomowe momenty magnetyczne są ustawione względem siebie równolegle, niezależnie od warunków zewnętrznych. W stanie nienamagnesowania domeny ustawione są całkowicie przypadkowo (przy zachowaniu uporządkowania wewnątrz domen), a magnesowanie polega na ustawianiu się coraz większej ilości domen w kierunku pola zewnętrznego.
Pętla histerezy - nazwę taką nosi pełny przebieg zależności indukcji od natężenia pola magnetycznego.
Przenikalność magnetyczna μ - jest to wielkość fizyczna charakteryzująca zdolność ośrodka materialnego do zmiany wektora indukcji magnetycznej pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.
Temperatura Curie - jest to temperatura krytyczna, poniżej której w ferromagnetykach występuje zjawisko oddziaływania wymiennego; powyżej temperatury Curie sprzężenie wymienne znika i ciało staje się paramagnetykiem.
Zjawisko Halla - zjawisko powstania różnicy potencjałów U pomiędzy przeciwległymi ściankami półprzewodnika lub metalu w kierunku prostopadłym zarówno do kierunku przepływu prądu I, jak i do kierunku wektora indukcji zewnętrznego pola magnetycznego B.
Halotron - urządzenie, za pomocą którego dokonujemy pomiaru indukcji w szczelinie. Działa on w oparciu o zjawisko Halla.
Schemat połączenia:
Pomiary i obliczenia:
= 100 [V/AT]
IH = 7 [mA] = 0,007 [A]
n = 600 [zw/m]
Wzory, z których korzystałem do wyznaczenia indukcji magnetycznej oraz natężenia pola magnetycznego:
Rachunek błędu:
IB [A] |
UH [mV] |
H [A/m] |
B [T] |
0,0 |
0,131 |
0 |
0,187 |
0,3 |
0,135 |
180 |
0,193 |
0,6 |
0,139 |
360 |
0,199 |
0,9 |
0,144 |
540 |
0,206 |
1,2 |
0,150 |
720 |
0,214 |
1,5 |
0,156 |
900 |
0,223 |
1,8 |
0,168 |
1080 |
0,240 |
2,1 |
0,168 |
1260 |
0,240 |
2,4 |
0,176 |
1440 |
0,251 |
2,7 |
0,184 |
1620 |
0,263 |
3,0 |
0,190 |
1800 |
0,271 |
3,3 |
0,198 |
1980 |
0,283 |
3,0 |
0,198 |
1800 |
0,283 |
2,7 |
0,194 |
1620 |
0,277 |
2,4 |
0,191 |
1440 |
0,273 |
2,1 |
0,188 |
1260 |
0,269 |
1,8 |
0,182 |
1080 |
0,260 |
1,5 |
0,178 |
900 |
0,254 |
1,2 |
0,170 |
720 |
0,243 |
0,9 |
0,164 |
540 |
0,234 |
0,6 |
0,155 |
360 |
0,221 |
0,3 |
0,144 |
180 |
0,206 |
0,0 |
0,129 |
0 |
0,184 |
-0,3 |
0,049 |
-180 |
0,070 |
-0,6 |
0,030 |
-360 |
0,043 |
-0,9 |
0,010 |
-540 |
0,014 |
-1,2 |
-0,034 |
-720 |
-0,049 |
-1,5 |
-0,050 |
-900 |
-0,071 |
-1.8 |
-0,067 |
-1080 |
-0,096 |
-2,1 |
-0,080 |
-1260 |
-0,114 |
-2,4 |
-0,090 |
-1440 |
-0,129 |
-2,7 |
-0,100 |
-1620 |
-0,143 |
-3,0 |
-0,109 |
-1800 |
-0,156 |
-3,3 |
-0,117 |
-1980 |
-0,167 |
-3,0 |
-0,119 |
-1800 |
-0,170 |
-2,7 |
-0,117 |
-1620 |
-0,167 |
-2,4 |
-0,113 |
-1440 |
-0,161 |
-2,1 |
-0,111 |
-1260 |
-0,159 |
-1,8 |
-0,107 |
-1080 |
-0,153 |
-1,5 |
-0,103 |
-900 |
-0,147 |
-1,2 |
-0,099 |
-720 |
-0,141 |
-0,9 |
-0,094 |
-540 |
-0,134 |
-0,6 |
-0,086 |
-360 |
-0,123 |
-0,3 |
-0,075 |
-180 |
-0,107 |
0,0 |
-0,065 |
0 |
-0,093 |
Błędy pomiarów:
ΔIB = ±0,01 [A]
ΔUH = ±0,001 [mV]
Wnioski: