Û¥-1@-€¢"ŸPû %LÊLÊÊLÊLÊLÊLÊLØLžvMvMvMvM‚M:¼MFvMN`bNòOPPPPPPP"P"P"P"P"P"P@P4tP+@PÊL@P@P’› INSTYTUT FIZYKI POLITECHNIKI WROC£AWSKIEJ LABORATORIUM Z FIZYKI WYKONAWCY : SPR. EDYTA BUCZYÑSKA GRUPA : 0 ROK AK. 1 SEMESTR : 2 EWA JAGIELSKA WYKONANO : 21.02.1995 ODDANO : 28.03.1995 OCENA : NR ÆWICZ. 54 TEMAT : BADANIE ZJAWISKA REZONANSU ELEKTROMAGNETYCZNEGO 1. Cel æwiczenia: Celam æwiczenia jest zapoznanie siê ze zjawiskiem rezonansu szeregowego w obwodzie RLC . Wykonuj¹cy æwiczenie powinni wykreœliæ krzywe rezonansu dla ró¿nych t³umieñ ,wyznaczyæ czêstotliwoœci rezonansowe i wspó³czynniki dobroci obwodów oraz zmierezyæ nieznan¹ indukcjê metod¹ rezonansow¹. 2. Wstêp teoretyczny Je¿eli do obwoodu z³o¿onego z rezystora o rezystancji R, cewki indukcyjnej o indukcyjnoœci L i kondensatora o pojemnoœci C (zwanego w skrócie obwodem RLC) do³¹czymy si³ê elektromotoryczn¹ sinosuidalnie zmienn¹ w czasie OSAD Equation to w stanie ustalonym natê¿enie pr¹du I(t) w obwodzie wyrazi siê wzorem: OSAD Equation Natê¿enie pr¹du zmienia siê w czasie równie¿ w sposób sinosuidalny z tak¹ sam¹ czêstotliwoœci¹ OSAD Equation .Amplituda Io natê¿enia pr¹du i ró¿nica faz SYMBOL 106 \f "Symbol" zale¿¹ od wartoœci R,L,C oraz Eo i pulsacji SYMBOL 119 \f "Symbol" wed³ug wzoru:OSAD Equation Przy sta³ych wartoœciach R,L i C amplituda Io osi¹ga wartoœæ maksymaln¹ równ¹ Eo/R wtedy ,gdy SYMBOL 119 \f "Symbol"L=1/SYMBOL 119 \f "Symbol"C czyli: OSAD Equation Wystêpowanie maksimum amplitudy natê¿enia pr¹du dla okreœlonej pulsacji si³y elektromotorycznej ,wymuszaj¹cej przep³yw pr¹du w obwodzie ,nazy- wamy rezonansem elektromagnetycznym (szeregowym).Pulsacja SYMBOL 119 \f "Symbol"o przy której wystêpuje rezonans ,nazywa siê pulsacj¹ rezonansow¹ , a wynikaj¹ca st¹d czêstotliwoœæ OSAD Equation jest czêstotliwoœci¹ rezonansow¹ Wykresem funkcji Io(SYMBOL 119 \f "Symbol") lub Io(f) jest krzywa rezonansu. Im mniejsza jest rezystancja ,tym wiêksza jest wartoœæ amplitudy Io i bardziej stromy przebieg krzywej rezoansu.W granicznym przypadku ,gdy R->0, maksimum Io->inf Podczas rezonansu ró¿nica 3. Przebieg pomiarów. 4. Opracowanie pomiarów i wyników. Pmiarów dokonywano podgrzewaj¹c rezystory od temperatury pokojowej 20oC do temperatury 90oC, odczytuj¹c co 5oC wartoœci Rm i Rt. Nastêpnie w ten sam sposób mierzono rezystancjê przy spadku temperatury (przy wy³¹czonym grzejniku i w³¹czonym wentylatorze oraz ch³odzeniou wodnym). Wyniki odczytywane z multimetrów obarczone s¹ b³êdem wynikaj¹cym z klasy ich dok³adnoœci: OSAD Equation dla metali Rmax = 2 kW = 2000W dla pó³przewodników Rmax = 20 kW = 20000W W celu zmiany temperatury w oC na temperature wyra¿on¹ w oK nale¿y dokonaæ przekszta³cenia: T = t + 273 Nastêpnie mo¿na przyst¹piæ do sporz¹dzenia wykresów: Rm=f(t) oraz ln(Rt)=f(1000/T) A póŸniej wyznaczyæ szerokoœæ pasma zabronionego w pó³przewodniku: OSAD Equation oraz temperaturowy wspó³czynnik rezystancji metalu, przyjmuj¹c jako rezystancjê odniesienia rezystancjê w temperaturze 20oC: OSAD Equation . Tabela pomiarów i obliczeñ dla temperatury rosn¹cej Zakres dla Rt = 20 kW Zakres dla Rm=2 kW Lp. T [Co] T [Ko] 1000/T Rt [kW] DRt dRt [%] Ln(Rt) Rm [W] DRm dRm [%] 1 20 293 3,413 10,85 0,042 0,384 9,292 106 2,212 2,087 2 25 298 3,356 8,5 0,037 0,435 9,048 108 2,216 2,052 3 30 303 3,300 6,85 0,034 0,492 8,832 110 2,220 2,018 4 35 308 3,247 5,55 0,031 0,560 8,622 112 2,224 1,986 5 40 313 3,195 4,55 0,029 0,640 8,423 114 2,228 1,954 6 45 318 3,145 3,7 0,027 0,741 8,216 116 2,232 1,924 7 50 323 3,096 3,06 0,026 0,854 8,026 118 2,236 1,895 8 55 328 3,049 2,55 0,025 0,984 7,844 120 2,240 1,867 9 60 333 3,003 2,14 0,024 1,135 7,669 122 2,244 1,839 10 65 338 2,959 1,77 0,024 1,330 7,479 124 2,248 1,813 11 70 343 2,915 1,48 0,023 1,551 7,300 126 2,252 1,787 12 75 348 2,874 1,28 0,023 1,763 7,155 128 2,256 1,763 13 80 353 2,833 1,08 0,022 2,052 6,985 130 2,260 1,738 14 85 358 2,793 0,92 0,022 2,374 6,824 132 2,264 1,715 15 90 363 2,755 0,8 0,022 2,700 6,685 134 2,268 1,693 Na podstawie danych zamieszczonych w tabeli sporz¹dzone zosta³y dwa poni¿sze wykresy zale¿noœci Rm=f(t) oraz ln(Rt)=f(1000/T) Wykres zale¿noœci: Rm = f(t) Wykres zale¿noœci: Ln(Rt) = f(1000/T) [1/K] 5. Obliczanie szukanych wartoœci. *Obliczam temperaturowy wspó³czynnik rezystancji metalu: OSAD Equation *Obliczam energiê pasma wzbronionego dla pó³przewodnika: OSAD Equation OSAD Equation *Wartoœæ tg(f) wyliczona analitycznie : OSAD Equation *Wartoœæ tg(f) wyliczona na podstawie danych odczytanych z wykresu :OSAD Equation 6. Dyskusja b³êdów. *Obliczam b³¹d wpó³czynnika a: OSAD Equation OSAD Equation *Obliczam b³¹d energii pasma wzbronionego: OSAD Equation *Dok³adnoœæ pomiaru rezystancji multimetrem 1321: - dla wszystkich zakresów u¿ywanych przez nas w doœwiadczeniu: OSAD Equation 7. Wnioski. Jednym z celów doœwiadczenia by³o pokazanie ró¿nic wp³ywu wzrostu temperatury na opornoœæ substancji o ró¿nych w³aœciwoœciach elektrycznych: metalu oraz pó³przewodnika. Kolejne pomiary potwierdza³y nasze przewidywania: opornoœæ metalu ros³a ze wzrostem temperatury a pó³przewodnika mala³a. Odczyty z mierników w drugiej czêœci æwiczenia, gdy oziêbialiœmy badane substancje, by³y ma³o dok³adne a praktycznie nie zd¹¿yliœmy ich zmierzyæ, poniewa¿ temperatura spada³a bardzo szybko co utrudnia³o dok³adny odczyt. Mimo tego da³o siê zauwa¿yæ, ¿e przy spadku temperatury wartoœæ rezystancji metalu mala³a z prêdkoœci¹ podobn¹ do tej z jak¹ ros³a przy wzroœcie temperatury. Dla pó³przewodnika wraz ze spadkiem temperatury ros³a wartoœæ rezystancji, równie¿ w tym przypadku prêdkoœæ wzrostu rezystancji by³a zbli¿ona do prêdkoœci z jak¹ rezystancja ta mala³a przy wzroœcie temperatury. Du¿y wp³yw na b³¹d pomiaru mia³a temperatura otoczenia, w laboratorium by³y otwarte okna: na dworze by³o -7oC, a w pomieszczeniu 22oC, co jak uwa¿am mia³o du¿y wp³yw na b³¹d pomiaru. Mimo tego za b³¹d odczytu przyjêliœmy jedn¹ dzia³kê termometru poniewa¿ przy wzroœcie temperatury dok³adnoœæ by³a du¿o wiêksza. Ostatecznie mo¿na uznaæ, ¿e otrzymane wyniki mieszcz¹ siê w granicach normy. Mimo, i¿ b³¹d bezwzglêdny energii aktywacji jest du¿y wynik mo¿na przyj¹æ, poniewa¿ nawet po zsumowaniu rezultatu i wartoœci b³êdu bezwzglêdnego, otrzymujemy wartoœci mniejsze od 3eV (wartoœæ maksymalna dla pó³przewodników). 7. Dodatek. Zjawisko zmiany wartoœci rezystancji pod wp³ywem zmian temperatury, znalaz³o szerokie zastosowanie w technice. Czêsto stosowane s¹ termometry oporowe - platynowe, pozwalaj¹ce mierzyæ temperatury w zakresie od -200oC do +550oC. Pomiar t¹ metod¹ mo¿e byæ bardzo dok³adny po zastosowaniu odpowiednio wysokiej klasy miernika rezystancji wyskalowanego w jednostkach temperatury. Termistor jest to element pó³przewodnikowy, którego rezystancja silnie zale¿y od temperatury. W æwiczeniu wykorzystany by³ element typu NTC-210, którego rezystancja roœnie wyk³adniczo wraz ze wzrostem temperatury. Istniej¹ tak¿e termistory typu PTC, których rezystancja maleje ze wzrostem temperatury, a równie¿ typu CTR, o nag³ym skokowym zmniejszeniu siê rezystancji w w¹skim przedziale temperatury. Typ NTC jest wytwarzany z tlenków manganu, tytanu, niklu, kobaltu, ¿elaza, glinu, mied¿ i litu; ich sproszkowane mieszaniny prasuje siê a nastêpnie spieka lub stapia w celu otrzymania elementów o wymaganych kszta³tach i rozmiarach. Termistory stosuje siê przede wszystkim w termometrii jako wyokoczu³e czujniki temperatury, a ponadto w uk³adach kompensacji temperaturowej uk³adów elektronicznych i do pomiaru mocy pr¹du wysokich czêstotliwoœci. STRONA4 !vˆ}€‹Ò/Œâ=ÄŽŠ¡¡st:¿ ›¶H æ ÿÿÿ.1@ À &MathType ],û€þTimes New Roman-!E]Ð!t]†!E]" !t©, !gdzieé,!Eé! amplituda5« !pulsacjau !tu ñ!czas]@û€þTimes New Roman½-ð!(]`!)]=!sin©[!:]@û€þSymbol-ð!=é÷!-5f!-u Ü!-½{û ÿTimes New Roman¬5-ð!0I!!0])û€þSymbol-ð...
grzeszny_sen