skanowanie0059

130 Elektromagnetyzm

Przebieg ćwiczenia

!. Połączyć układ pomiarowy według schematu na rys. 32.3.

2.    Zmieniać stopniowo natężenie prądu magnesującego oraz odczytywać odp&a wiednie wartości napięcia Halla V,/. Aby uzyskać pełną pętlę histerezy, należjS zmieniać natężenie pola magnesującego w następujący sposób:

a)    zwiększać natężenie pola (przez wzrost prądu magnesującego) od zera do wartości maksymalnej Hma,

b)    zmniejszać natężenie pola od //„_m do zera,

c)    zmienić kierunek prądu na przeciwny i dla tego kierunku powtórzyć punk-; ty a) i b),

djjeszcze raz zmienić kierunek prądu i zwiększać natężenie pola do wartości maksymalnej.

3.    Obliczyć wartości natężenia pola magnetycznego H oraz wartości indukcji ijkk* gnetycznej.

4.    Wykreślić zależność B =J[H).

5.    Obliczyć błędy, stosując metodę różniczki logarytmicznej lub zupełnej do rów|| nania (32.4) i do przekształconego równania (32.5).

6.    Zaznaczyć prostokąty błędów dla kilku punktów na wykresie.

Zestaw ćwiczeniowy

Pierścień żelazny z nawiniętym uzwojeniem magnesującym, autotransformator (rozdz. 8), 2 źródła prądu stałego, amperomierz prądu zmiennego, amperomierz prądu stałego, miliainperomierz, przełącznik kierunku prądu (rozdz. 10), miliwol-tomierz (rozdz. 11), halotron

Pojęcia kluczowe

•    Ferromagnetyki, temperatura Curie

•    Indukcja magnetyczna w próżni i w materii, przenikalność magnetyczna

•    Natężenie pola magnetycznego, jednostki natężenia

•    Domeny ferromagnetyczne, mikroskopowy obraz magnesowania

•    Pętla histerezy, namagnesowanie spontaniczne, pole koercji

•    Zjawisko Halla, siła Lorentza, napięcie Hałia, halotron, pomiar indukcji.

rOtynpH

\

33. Wyznaczanie stałej Plancka i pracy wyjścia...    131

33. Wyznaczanie stałej Plancka i pracy wyjścia na podstawie zjawiska fotoelektrycznego

Wprowadzenie

W obwodzie elektrycznym zawierającym źródło napięcia i dwie metalowe płytki rozdzielone warstwą próżni na ogół nie płynie prąd elektryczny. Jeżeli jednak płytka o potencjale ujemnym zostanie oświetlona, to pojawi się prąd - tym większy, im silniejsze będzie oświetlenie. To zjawisko nosi nazwę fotoelektrycznego. Jego badania wykazały, że:

•    fotoprąd pojawia się natychmiast po naświetleniu metalu (po czasie — 10^_9s);

•    prąd fotoelektryczny, czyli liczba emitowanych w jednostce czasu elektronów, jest proporcjonalny do natężenia oświetlenia;

•    energia fotoelektronów nie zależy od natężenia oświetlenia; jest ona proporcjonalna do częstotliwości drgań fali świetlnej;

•    fotoprąd pojawia się tylko w przypadku, gdy częstotliwość promieniowania jest większa od pewnej wartości granicznej.

Powyższe właściwości mogą być wyjaśnione na poziomie mikroskopowym tylko na gruncie teorii kwantowej światła. W ciałach stałych, będących przewodnikami, elektrony walencyjne nie są związane z macierzystymi atomami - poruszają się one swobodnie w sieci krystalicznej, tworząc tzw. gaz elektronowyJSwobodny ruch elektronów w kryształach metalicznych wynika z rozkładu energii potencjalnej. W wyniku wzajemnego oddziaływania atomów (oznaczonych na rys. 33.1 kółkami z plusem) bariery potencjału oddzielające sąsiednie atomy ulegają obniżeniu do wartości mniejszej niż całkowita energia elektronu i nie stanowią przeszkody w ruchu elektronów (czarna kulka z minusem).

Rys. 33.1. Energia potencjalna w krysztale

Atomy znajdujące się na powierzchni kryształu (skrajne z lewej i prawej strony) mają sąsiadów tylko od strony wnętrza i dlatego energia potencjalna w pobliżu tych atomów jest inna niż w głębi kryształu. Energia potencjalna przy powierzchni jest większa, więc powierzchnia stanowi barierę dla elektronów i nie mogą one opuścić kryształu. Obrazowo można powiedzieć, że elektrony są uwięzione w „pudle” potencjału - mogą się swobodnie poruszać w jego wnętrzu, lecz nie mogą przejść przez jego ściany.