С. Д. Варламов А. Р. Зильберман



Pdf көрінісі
бет56/83
Дата14.12.2021
өлшемі1,21 Mb.
#126528
1   ...   52   53   54   55   56   57   58   59   ...   83
Байланысты:
experiment

Электрический «чёрный ящик»
(
10—2—2007
)
В «чёрном ящике» находятся последовательно соединён-
ные резистор и нелинейный элемент с двумя выводами (в от-
личие от обычного резистора, для нелинейного элемента
график зависимости между током через него и его напряже-
нием получается криволинейным).
Приборы и приспособления
: колодка с подключённым
к ней «чёрным ящиком», вольтметр 6 Вольт, миллиампер-
метр 5/50 мА, батарейка плоская, потенциометр 470 Ом (или
1 кОм), провода.
Задание
: постройте график зависимости тока от напря-
жения для «чёрного ящика». Определите, в каких пределах
может находиться величина сопротивления резистора, нахо-
дящегося в «чёрном ящике».


Экспериментальные задачи физических олимпиад
125
Решение
. Раз в задании первым делом сказано построить
зависимость тока от напряжения, не мудрствуя лукаво, по-
строим эту зависимость.
В а р и а н т 1. Проверка показывает, что при последова-
тельном соединении батарейки, «чёрного ящика», потенцио-
метра и миллиамперметра при одной полярности подключе-
ния батарейки ток через миллиамперметр идёт, а при дру-
гой полярности подключения он настолько мал, что стрелка
прибора практически не отклоняется. Вывод: внутри ящика
находится диод. И по линейной части ВАХ можно оценить
величину сопротивления резистора.
В а р и а н т 2. При последовательном соединении бата-
рейки, «чёрного ящика», потенциометра и миллиамперметра
ток через миллиамперметр идёт, причём смена полярности
подключения батарейки приводит к изменению знака тока,
а величина его остаётся такой же. Вывод: нелинейный эле-
мент в «чёрном ящике» — это либо лампочка накаливания,
либо два диода, соединённые параллельно.
2а. Если при малых токах суммарное сопротивление ре-
зистора и нелинейного элемента существенно меньше, чем
сопротивление при больших токах, то нелинейный элемент —
это лампочка. Связь между величиной сопротивления лам-
почки (вблизи рабочей точки, когда нить накалена) и током,
который через неё протекает, известна:
R

I
2
/
3
,
то есть сопротивление лампочки самое маленькое, когда ток,
текущий через неё, мал. Наклон ВАХ вблизи нулевого зна-
чения тока даёт суммарное сопротивление резистора и ма-
лого сопротивления лампочки. А при больших токах сопро-
тивление лампочки значительно вырастает (может вырасти
в 10—12 раз). Обработкой результатов (графика ВАХ) можно
оценить вклады в общее сопротивление линейного и нелиней-
ного сопротивлений.
2б. Если при малых токах суммарное сопротивление рези-
стора и нелинейного элемента существенно больше, чем сум-
марное сопротивление при больших токах, то нелинейный
элемент сделан из двух диодов. В этом случае сопротивление


126
Часть 2
резистора может быть оценено по линейной части ВАХ при
больших токах через «чёрный ящик».
Исследование полупроводникового диода
(
9—1—2008
)
Задание
: снимите вольтамперную характеристику диода,
определите напряжение, при котором ток через диод состав-
ляет 0,1 мкА.
Оборудование
: диод неизвестного типа, батарейка 1,5 В
с держателем, потенциометр 1 кОм, резисторы 1 кОм, 10 кОм,
39 кОм, мультиметр электронный.
Диод подключён к измерительной схеме при помощи за-
жимной панели (полярность подключения диода выбрана
правильно!). Изменяя подаваемое на диод напряжение при
помощи потенциометра, нужно определить зависимость тока
через диод от приложенного напряжения в достаточно ши-
роком диапазоне токов. Проблема в том, что в вашем распо-
ряжении всего один измерительный прибор (универсальный
многопредельный амперметр — вольтметр — омметр). Приду-
майте способ измерения нужных величин с использованием
выданных резисторов (их сопротивления можно измерить
тем же мультиметром с точностью не хуже 1%).
Справочные данные
: в режиме измерения напряжений
вольтметр имеет сопротивление 1 МОм (одинаковое на раз-
ных пределах, это значение можно считать точным). В режи-
ме измерения токов «падение напряжения» при максималь-
ном значении измеряемой величины составляет ровно 0,2 В.
Сопротивление 1 кОм — это ровно 1000 Ом, 1 МОм — ровно
1 миллион Ом.
Пожалуйста, не подключайте прибор к батарейке напря-
мую в режиме измерения токов — прибор будет испорчен. Не
подключайте диод напрямую к батарейке — последовательно
с диодом должен быть подключён какой-нибудь из выданных
вам резисторов!
Измерение ёмкости конденсатора
(
10—1—2008
)
Задание
: измерьте ёмкость электролитического конденса-
тора.


Экспериментальные задачи физических олимпиад
127
Оборудование: конденсатор большой ёмкости, подключён-
ный к зажимному устройству (конденсатор полярный, его
«минусовый» вывод подключён с краю), батарейка (при-
близительно 4,5 В), мультиметр стрелочный, секундомер,
резистор с известным сопротивлением 152 кОм, провода.
Нужно измерить с максимально возможной точностью
ёмкость выданного конденсатора. Ток полного отклонения
прибора в режиме измерения напряжений 50 мкА — его
сопротивление в режиме измерения напряжений 20 кОм
(1 кОм — ровно 1000 Ом, 1 мкА — миллионная часть Ампера).
«Класс точности» прибора принять 1,5%.
Способ решения очевиден: нужно заряжать и разряжать
конденсатор от батарейки через резистор с известным сопро-
тивлением.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   52   53   54   55   56   57   58   59   ...   83




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет