Научно-исследовательская деятельность на уроках физики

Раздел: Эксперимент

Раздел: Эксперимент

Цель работы: исследовать зависимость сопротивления металла от температуры и определить температурный коэффициент сопротивления, изучить зависимость сопротивления примесного полупроводника от температуры. Объектом исследования являются сопротивление из проводящего материала – металл и полупроводник. Предметом исследования являются тепловые и электрические процессы, протекающие в металле и полупроводнике. Методы и средства исследований. Теоретические исследования базировались на применении основных разделов теории электрических цепей, численных методов решения задач и статистических методов обработки результатов экспериментов. По величине удельной проводимости полупроводники занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами (диэлектриками). Полупроводники имеют ряд общих свойств, как с диэлектриками, так и с металлами. Проводимость металлов имеет электронную природу. Диэлектрические кристаллы обладают ионной проводимостью. В этом отношении полупроводники схожи с металлами: как и в металлах, проводимость большинства полупроводников имеет электронное происхождение. При нагревании проводимость металлов медленно падает, а проводимость полупроводников, также как и диэлектриков, наоборот, возрастает. Однако известны некоторые полупроводники, для которых зависимость проводимости от температуры имеет такой же характер, как и у металлов. Проводимость металлов уменьшается при введении примесей. Проводимость диэлектриков, наоборот, при введении примесей возрастает. В этом отношении полупроводники похожи на диэлектрики: включение примесей приводит к резкому увеличению проводимости полупроводников. Для проведения работы используется установка, которая состоит из нагревателя, источника питания нагревателя с выходным напряжением 220 вольт, цифрового вольтметра источника питания для измерения вольтамперной характеристики металла и полупроводника. Измеряемое металлическое сопротивление и полупроводник расположены в условия таяния воды и на плитку, где происходит нагревание, с одновременным снятием показаний тока и напряжения. Для измерения температуры используется обычный термометр и термометр из ЦЛ Архимед. По результатам вольт – амперной характеристики построен график и определен температурный коэффициент сопротивление металла меди. Отсутствие учёта взаимосвязи электрических и тепловых параметров и характеристик приборов и материалов, влияющих на режим эксплуатации, приводит к неэффективности подбора приборов и к повышению вероятности отказа отдельных приборов и материалов. Учет зависимости необходим при эксплуатации приборов из металлов и полупроводников.

Раздел: Эксперимент