1.       

ROK AKADEM. 1997/1998	LABORATORIUM Z FIZYKI
Nr ćwiczenia 27	Pomiar natężenia składowej poziomej pola magnetycznego ziemskiego
Kierunek I.k. Grupa i1.1	Adam Górski
Data wykonania	OCENA	DATA ZALICZENIA	PODPIS
	T
	S

1.PODSTAWY TEORETYCZNE.

fotoopornik - element , którego konduktancja zmienia się pod wpływem
oświetlenia . Konduktancja związana jest ze zjawiskiem
fotoelektrycznym wewnętrznym , które polega na zmianie koncentracji nośników ładunku lub też na zmianie ich
ruchliwości . Rozróżnia się dwa rodzaje fotoprzewodnictwa
związanego ze zmianą koncentracji nośników ładunku :
fotoprzewodnictwo pasmowe - proces generacji par nośników
swobodnych (elektronów i dziur) przy oświetleniu ciała
światłem o energii większej od szerokości przerwy
energetycznej
oraz fotoprzewodnictwo domieszkowe -
- generacja swobodnych nośników w wyniku jonizacji
optycznej donorów (f. elektronowe) lub akceptorów
(f. dziurowe).Fotoprzewodnictwo domieszkowe występuje
dla energii światła większej od energii jonizacji domieszek
z reguły mniejszej od wartości
.

półprzewodnik - ciało stałe o konduktywności mniejszej niż w metalach ,

a większej niż w izolatorach
.

Konduktywność półprzewodnika można zmieniać w
szerokich granicach przez domieszkowanie.W odróżnieniu
od metali konduktancja półprzewodników rośnie wraz ze
wzrostem temperatury.Wynika to z pasmowej struktury
półprzewodnika.

2.SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO.

3.OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYNCZYCH POMIARÓW.

* amperomierz : klasa 1.5%

DLA ZAKRESÓW: 0.15mA 0.6mA 3mA

ODPOWIEDNIO : I=0.00225mA I=0.009mA I=0.045mA

* woltomierz : klasa 0.5%

DLA ZAKRESU : 30V U=0.15V

* błąd pomiaru odległości :

r = 5mm =0.005m

4.TABELE POMIAROWE.

TABELA 4.1.A

Natężenie i opór jako funkcje napięcia przy stałym oświetleniu

wraz z wartościami niezbędnymi do wykreślenia prostej metodą

najmniejszych kwadratów.

Lp.	r [m]	U [V]	I [mA]	R [k]			IU [mAV]
1	0.45	2	0.03	66.7	0.0009	4	0.06
2	0.45	4	0.06	66.7	0.0036	16	0.24
3	0.45	6	0.09	66.7	0.0081	36	0.54
4	0.45	8	0.125	64	0.015625	64	1
5	0.45	10	0.16	62.5	0.0256	100	1.6
6	0.45	12	0.19	63.2	0.0361	144	2.28
7	0.45	14	0.23	61	0.0529	196	3.22
8	0.45	16	0.265	60.4	0.070225	256	4.24
9	0.45	18	0.295	61	0.087025	324	5.31
10	0.45	20	0.335	60	0.112225	400	6.7
		U [V] 110	I [mA] 1.78		0.4123	1540	IU [mAV] 25.19

TABELA 4.1.B

Natężenie i opór jako funkcje napięcia przy stałym oświetleniu

wraz z wartościami niezbędnymi do wykreślenia prostej metodą

najmniejszych kwadratów.

Lp	r [m]	U [V]	I [mA]	R [k]			IU [mAV]
1	0.35	2	0.07	28.6	0.0049	4	0.14
2	0.35	4	0.135	29.6	0.018225	6	0.54
3	0.35	6	0.215	27.9	0.046225	36	1.29
4	0.35	8	0.29	27.6	0.0841	64	2.32
5	0.35	10	0.36	27.8	0.1296	100	3.6
6	0.35	12	0.44	27.3	0.1936	144	5.28
7	0.35	14	0.52	26.9	0.2704	196	7.28
8	0.35	16	0.59	27.1	0.3481	256	9.44
9	0.35	18	0.63	28.6	0.3969	324	11.36
10	0.35	20	0.71	28.2	0.5041	400	14.2
		U [V] 110	I [mA] 3.96		1.99615	1540	IU [mAV] 55.43

TABELA 4.2.A

Natężenie i opór jako funkcje oświetlenia przy stałym napięciu.

Lp.	U [V]	I [mA]	r [m]			R [k]	R [k]
1	3	0.16	0.3	11.11	0.37	18.7	1.2
2	3	0.095	0.35	8.16	0.23	31.6	2.3
3	3	0.057	0.4	6.25	0.16	52.6	4.7
4	3	0.0375	0.45	4.93	0.11	80	8.8
5	3	0.025	0.5	4	0.08	120	16.8
6	3	0.0175	0.55	3.3	0.06	171.4	30.6
7	3	0.012	0.6	2.78	0.05	250	59.4

TABELA 4.2.B

Natężenie i opór jako funkcje oświetlenia przy stałym napięciu.

Lp.	U [V]	I [mA]	r [m]			R [k]	R [k]
1	8	0.475	0.3	11.11	0.37	16.8	0.6
2	8	0.28	0.35	8.16	0.23	28.6	1.5
3	8	0.17	0.4	6.25	0.16	47.1	3.4
4	8	0.11	0.45	4.93	0.11	72.7	7.3
5	8	0.072	0.5	4	0.08	111.1	15.9
6	8	0.05	0.55	3.3	0.06	160	31.8
7	8	0.035	0.6	2.78	0.05	228.6	63.1

5.PRZYKŁADOWE OBLICZENIA OPORU I OŚWIETLENIA.

a) Opór obliczyć możemy z prawa Ohma danego wzorem :

np.:

b) Oświetlenie jest równe kwadratowi odwrotności odległości źródła światła

od fotoopornika.

6.RACHUNEK BŁĘDÓW OPORU I OŚWIETLENIA.

a) opór

b) oświetlenie

7.WYNIK ZALEŻNOŚCI NATĘŻENIA OD NAPIĘCIA I

OŚWIETLENIA ORAZ OPORU OD OŚWIETLENIA.

* Charakterystyka prądowo - napięciowa I = f ( U ) przy E = const. (rys. 7.1.A

i 7.1.B) została wykreślona z zastosowaniem metody najmniejszych kwadratów,

gdzie poszczególne współczynniki dane są wzorami:

gdzie postać końcowa prostej wyraża się wzorem:

Po odpowiednich obliczeniach dostajemy równania dwu prostych :

* Zależność natężenia od oświetlenia I = f ( E ) przy U=const. przedstawiają

rys.7.2.A i rys.7.2.B

* Zależność oporu od oświetlenia R = f ( E ) przy U=const. przedstawiają

rys.7.3.A i rys.7.3.B

8.UWAGI I WNIOSKI.

Jak widać na rys.7.1.A wykres zależności natężenia od napięcia nie przecina
się z początkiem układu współrzędnych . Fizycznie oznacza to , że przy napięciu
około 0.5V w obwodzie nie płynął prąd . Spowodowane to było tym , że wiązka
światła padająca na fotoopornik nie była równoległa co jest równoznaczne ze
zmniejszeniem się natężenia światła , a tym samym zmniejszyło to efektywność
fotoopornika . Wniosek taki nasuwa się po zauważeniu , że dla mniejszej
odległości źródła światła od fotoopornika wykres zależności natężenia od
napięcia jest zadowalający . Wszelkie inne błędy spowodowane są niedokładnym
odczytaniem wyników pojedynczych pomiarów , a także złym stanem technicznym
sprzętu laboratoryjnego .

7

---