实验要求是:
根据给定实验仪器设计一个实验,精确测量t=27c时二极管的正向伏安特性。
电流的变化范围为0.5-1000μa,要求测量不少于20组数据。
以及,画出电路图,说明实验原理,写出实验步骤,设计表格记录实验数据。
还要画出二极管正向伏安特性曲线,得出反向饱和电流i0、理想因子n。
如果完成了上面所述的步骤,得到正确结果,还没完,下面请继续:
当二极管中的电流恒定时,设定二极管的电流分别是5μa、15μa、20μa,试确定电压与温度的关系,推导出在绝对零度时的二极管电压vg(0),并分析不同恒定电流条件下,所获得绝对零度时二极管正向结电压的特点及其产生原因。
以上就是实验答题纸上给的题干要求了。
这道实验题不难,但80分也没那么容易拿全,除了写在答题纸上的步骤和结果需要保证准确性之外,选手的实操行为也算在计分或扣分项目中。
监考老师在实验室中巡查,记录各选手的实操行为,一对一盯防是做不到了,没那么多监考老师。
一般就是一位监考老师盯住周围几名选手,所以今天的实验环节分为上午、下午两场,对选手进行分流。
沈奇在穆蓉的指导下实操过,练过电学实验。
复赛的实验题也是电学,决赛还是。
因为电学实验仪器简单易得,当场就能验证实验结果,便于设定为竞赛实验。
各选手人手一台粒子加速器,中华物理会也没这个能力和财力组织呀,中华物理会总部就一台粒子加速器,还是二手的。
沈奇首先利用电桥法画出测量电路图,接下来设定水浴锅的温度为27度。
按电路图连接电路,调节电位器的初值,使分压电路输出电压为0,设定电阻箱的值为1万Ω,检流计调零。
做完这些基本的实验准备工作,沈奇接通电源,慢慢调节电位器,使电流表读数增加。
继续调节、反复调节电位器和电阻箱,使电桥在设定电压值处于平衡。
然后沈奇在答题纸上画出记录表格,记录数据。
电压0.430v、电流0.52μa
电压0.441v、电流0.77μa
……
记录了20组数据,沈奇根据这些数据画出二极管正向伏安特性曲线,计算出反向饱和电流i0=3.397x10^-14a,以及理想因子n=1.001。
这个实验的第一个小部分完成。
一直到这里,都是高中生需要掌握的基础电学实验操作,及数据记录、处理、计算的基本能力。
所以实验环节拉不开分数,别说物竞选手了,普通的高中生,物理成绩马马虎虎、动手能力还凑合的那种,做完国决实验题第一个小部分也没问题。
第二部分要稍微麻烦一些。
推导出在绝对零度时的二极管电压vg(0),分析不同恒定电流条件下,所获得绝对零度时二极管正向结电压的特点及其产生原因,这其实是个理论推导计算题。
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