1. З допомогою терезів знайдіть масу катодної пластинки до початку досліду m₁.

2. Налийте у скляну посудину розчин мідного купоросу, опустіть у розчин обидві мідні пластинки і закріпіть їх - отримали мідний вольтметр (рис.1).

3. Складіть коло з акумулятора, мідного вольтаметра і вимикача (рис. 2). Зважену мідну пластинку при цьому сполучіть з негативним полюсом акумулятора.

Рис.

4. Відмітивши час по годиннику, замкніть коло. Визначте силу струму у колі. Струм пропускайте 15 хвилин. З допомогою реостату підтримуйте силу струму сталою. 5. Відмітивши час, розімкніть коло, витягніть катодну мідну пластинку, промийте її водою, висушіть за допомогою фільтрувального паперу. Зважте її, визначивши масу m_2. . Знайдіть масу міді, що виділилась на пластинці за 5 хв.

6. Опустіть знову пластинку в розчин мідного купоросу і, додержуючись вказівок п. 2-5, визначте масу міді, що виділилась на катоді за 10 хвилин при тій самій силі струму.

7. Визначте втретє масу міді, що виділилась за 5 або за 10 хвилин, але при іншій силі струму. Результати занесіть до таблиці.

ІІ частина. Дослідницька.

За даними, які отримали в дослідницькій частині виконати наступні дії (проста форма роботи учня):

1. Відкрити файл табличного процесора electroliz.xls.

2. У відкритому файлі обрати Лист3.

3. Занести до відповідних комірок таблиці 1 значення, отримані в дослідницькій частині (m₁, m₂, t, I).

4. Отримаємо значення m_M у комірках D4-D6.

5. У таблиці 2 отримуємо електрохімічний еквівалент міді, використовуючи закони електролізу.

6. Яка залежність спостерігається між масою міді, що виділилась при електролізі, і часом проходження струму? Між масою міді, що виділилась при електролізі, і силою струму?

7. Порівняти отримане значення з табличним. Обчисліть похибку вимірювань.

За даними, які отримали в дослідницькій частині виконати наступні дії (складна форма роботи учня):

1. Відкрити файл табличного процесора electroliz.xls.

2. У відкритому файлі обрати Лист1.

3. Самостійно побудувати таблицю 1 і занести в неї отримані під час виконання експериментальної частини дані (m₁, m₂, t, I).

4. Обчислити за формулою m_M.

5. Створити таблицю 2 та розрахувати електрохімічний еквівалент міді, використовуючи закони електролізу.

6. Яка залежність спостерігається між масою міді, що виділилась при електролізі, і часом проходження струму? Між масою міді, що виділилась при електролізі, і силою струму?

7. Порівняти отримане значення з табличним. Обчисліть похибку вимірювань.

8. Повірняти створені таблиці в Лист1 та готові таблиці в Лист3.

Зробити висновок.

Контрольні питання

1. Сформулюйте означення електричного струму, сили струму, напруги, електричного опору.

2. Сформулюйте означення електроліту, електролізу. Наведіть хімічні формули деяких електролітів. Що є носіями заряду в електроліті?

3. Запишіть закони Фарадея та письмово сформулюйте їх.

4. Дайте означення електрохімічного та хімічного еквівалентів речовини.

Додаток В

Лабораторна робота

Дослідження напівпровідникового транзистора

Мета: вивчення особливостей роботи транзистора за схемою з спільним емітером (зняття вхідної і вихідної характеристик).

Обладнання: програмне забезпечення (програма-симулятор Electronic WorkBench та електронні таблиці Excel).

Теоретичні відомості

Транзистор - це електронний прилад, який складається з трьох шарів напівпровідників з двома можливими структурами п-р-п або р-n-р (рис. 1), кожна з яких утворює два електронно-дірко_олл переходи. Дві області з однотипною провідністю від_оллектор одна від одної областю з провідністю, протилежною за знаком.

Дві крайні мають діркову провідність (р), їх називають емітером і колектором, а середня -- електронну (п), її називають базою. На межі цих областей утворились два електронно-діркові переходи. Перехід «емітер-база» називають емітерним, а «база-колектор» -- колекторним. Кожний перехід окремо поводить себе як звичайний напівпровідниковий діод, тобто має однобічну провідність для електричного струму. Схемні позначення транзисторів показано на рис. 2. Принцип дії обох транзисторів однаковий, змінюється лише вид носіїв заряду, які відіграють основну роль.

Розглянемо принцип дії транзистора р-п-р-типу на прикладі підсилювача постійного струму. Схема складається в електронному _оллектором із стандартного набору приладів. Транзистор вибираємо типу ideal, вмикаємо за схемою з спільним емітером (мал. 3), яка для транзисторів є основною. У цій схемі зворотна напруга на колекторний перехід подається через коллектор перехід, увімкнений у пропускному напрямі. Прямий опір емітерного переходу малий, тому вся підведена напруга спадає практично на високоомному колекторному переході. Джерело вхідного сигналу приєднують до бази та емітера. Підсилений сигнал знімають з колектора та емітера.

Під дією прямої напруги, прикладеної до емітерного переходу, дірки з області емітера переходять в область бази, а електрони з області бази переходять в область емітера. Струм, який виникає при цьому, називають струмом емітера (І_е). Більшу частину цього струму переносять дірки, оскільки емітерна область має вищу провідність, ніж електронна область бази.

Рис. 3. Принципова схема проведення досліду.

Електронний струм емітера проходить у колі бази і тому його називають струмом бази (І_б). Одночасно з переходом дірок з області емітера в область бази в зовнішнє коло емітера виходить певна кількість електронів, що веде до утворення в області емітера нових дірок, і тому їх кількість не зменшується. Дірки, які перейшли з емітера в базу, рухаються потім до колекторного переходу. Цей рух відбувається переважно внаслідок надлишку концентрації їх біля емітерного переходу, а також під дією слабкого електричного поля, яке існує між емітером і коллектором транзистора. На шляху до колекторного переходу частина дірок рекомбінує з електронами в області бази. Зменшення електронів в області бази поповнюється надходженням їх із зовнішнього кола. Завдяки малій товщині області бази і невеликій концентрації в ній вільних електронів багато дірок досягає коллекторного переходу і під дією електричного поля цього переходу втягується в область колектора. Тут дірки рекомбінують з електронами, які переходять із зовнішнього кола коллектора, і створюють струм коллектора (І_к). При цьому опір коллекторного переходу різко зменшується внаслідок руху дірок через перехід. Це веде до збільшення сили струму в колі коллектора.

З розглянутого принципу дії транзистора випливає, що сила струму колектора внаслідок рекомбінації частини дірок з електронами бази трохи менша від сили струму емітера. Різниця струмів дорівнює силі струму бази, тобто

І_б = І_е - І_к. (1).

Одним з важливих параметрів транзистора, який характеризує його підсилювальні властивості, є статичний коефіцієнт підсилення за струмом. Для схеми вмикання з спільним емітером він дорівнює відношенню зміни сили струму коллектора І_к до зміни сили струму бази І_б при сталій напрузі між коллектором і емітером

U_ке : при U_ке = const (2).

Виконуємо дану роботу у двох комп'ютерних програмах: за допомогою програми-симулятора здійснюється експериментальна частина, а за допомогою електронних таблиць -дослідницька частина.

Рис.4. Схема в Electronic WorkBench для проведення зняття вхідних характеристик транзистора.

Рис.5. Схема в WorkBench для проведення зняття вихідних характеристик транзистора.

Хід роботи

І частина. Експериментальна.

Зняття вхідних характеристик транзистора I_б = f (U_бе) при U_ке= const.

1. Запускаємо електронний симулятор Electronic WorkBench.

2. Складаємо електричну схему, зображену на рис. 4. У схемі не застосовуються потенціометри з метою спрощення регулювання напруги джерел струму.

3. Знімаємо значення бази струму (I_б) від напруги на переході база-емітер (U_бе) при сталому значенні напруги на переході колектор-емітер (U_ке= const). Напругу на колекторі U_ке вибираємо 0, 100, 200 і 300 мВ. Величини напруг U', U'' та U''' залежать від типу досліджуваного транзистора. Для нашого ідеального транзистора напругу між базою та емітером U_бе змінюємо в межах від 0,5 до 1 В через кожні 50 мВ.

Зняття вихідних статичних характеристик транзистора I_к = f₁ (U_ке) при І_б = const.

1. Складаємо електричну схему досліду, зображену на Рис.5.

2. Джерелом живлення, на відміну від попередньої схеми є не гальванічний елемент, а джерело постійного стабілізованого струму. Така система усуває проблеми точної установки сили струму через базу транзистора.

3. Вихідні статичні характеристики знімають для трьох значень струму бази І, І' та I'', які встановлюють величиною струму джерела вхідного сигналу і підтримують в процесі спостережень незмінними. Напругу U_ке змінюють від 0 до 300 мВ (в даних умовах це буде достатнім) через інтервали 20 мВ.

ІІ частина. Дослідницька.

За даними, які отримали в дослідницькій частині виконати наступні дії (проста форма роботи учня):

1. Відкрити файл табличного процесора tranzistor.xls.

2. У відкритому файлі обрати Лист3.

3. Занести до відповідних комірок таблиці 1 значення, отримані в дослідницькій частині (U_ке, І_к, І_б).

4. Побудувати в прямокутній системі координат графік сім'ї вхідних характеристик транзистора.

5. Занести до відповідних комірок таблиці 2 значення, отримані в дослідницькій частині (U_ке, І_б, І_к).

6. Побудувати в прямокутній системі координат графік сім'ї вихідних характеристик транзистора.

7. Зробити висновок.

За даними, які отримали в дослідницькій частині виконати наступні дії (складна форма роботи учня):

1. Відкрити файл табличного процесора tranzistor.xls.

2. У відкритому файлі обрати Лист1.

3. Самостійно створити таблицю 1 та занести до відповідних комірок значення, отримані в дослідницькій частині (U_ке, І_к, І_б).

4. Побудувати в прямокутній системі координат графік сім'ї вхідних характеристик транзистора.

5. Самостійно створити таблицю 2 та занести до відповідних комірок таблиці 2 значення, отримані в дослідницькій частині (U_ке, І_б, І_к).

6. Побудувати в прямокутній системі координат графік сім'ї вихідних характеристик транзистора.

7. Зробити висновок.

Контрольні запитання:

1. При якій полярності прикладеної напруги емітерний і колекторний переходи включаються у прямому і оберненому напрямках?

2. Яку залежність виражає вихідна характеристика транзистора за схемою із спільним емітером?

3. Поясніть процес підсилення по струму в схемі підключення транзистора з спільним емітером.

4. Як впливає величина напруги на ділянці колектор-емітер на положення вхідної статичної характеристики транзистора?

5. Чи можна замінити транзистор двома діодами, ввімкненими послідовно? На що це вплине?

Размещено на Allbest.ru