1/18 Praktikum iz eksperimentalne nastave fizike 2

Fizika –informatika 2010/2011

Vježba 15 CATT – eksperimentalni modul 15.1. SERIJSKI I PARALELNI SPOJ IZVORA NAPONA 15.2. OHMOV ZAKON 15.3. ELEKTRIČNI OTPOR ŽICE 15.4. PARALELNI SPOJ ŽARULJA 15.5. MJEŠOVITI SPOJ OTPORA 15.6. SNAGA I RAD ELEKTRIČNIH POTROŠAČA 15.7. PARALELNI I SERIJSKI SPOJ ELEKTRIČNIH POTROŠAČA 15.8. ŽARULJA NIJE KONSTANTAN OTPOR 15.9. KARAKTERISTIČNE KRIVULJE DIODA I TRANZISTORA Iz „Zbirke zadataka iz fizike – Priručnik za učenike srednjih škola“ autora Mikuličić-Varićak-Vernić riješite zadatke 4.133 – 4.183(barem 60 % zadataka). Literatura: 1. NTL pokusi, Kartoteka pokusa za Praktikum iz eksperimentalne nastave fizike

2/18

VJEŽBA 15.1.a. SERIJSKI SPOJ IZVORA NAPONA

Materijal: uređaj CATT2 spojna ploča 2 STB baterije 1,2 V 2 STB priključka 1 STB ravni vod sa utičnicom spojni vodiči

Program: Analogvoltmeter (Analogni voltmetar) Ukupni napon serijskog spoja istosmjernih izvora napona je jednak sumi pojedinih izvora napona.

Dva napona mogu se mjeriti istovremeno uređajem CATT2. Priprema: Ostvari spoj prema slici. Na kanalu 1 mjeri se napon izvora lijeve baterije, a na kanalu 2 ukupni napon. Postavke programa: mjerna područja : kanal 1: 3 V kanal 2: 3 V "nullpunkte -> links'' (nul-točka lijevo -mjerljivi su samo pozitivni naponi) "digitalanzeige -> ein" (uključiti digitalni pokazivač) Pokus 1: Izmjerite napon prve baterije na kanalu 1, a na kanalu 2 izmjerite ukupni napon serijskog spoja baterija. Zamijenite mjesta blokovima baterija i ponovo izmjerite (pazite na polaritet). Pokus 2: Promjena postavke programa na "nullpunkte -> mitte'' (nul-točka sredina -moguće je mjeriti pozitivni i negativni napon), gdje je ovo predviđeno. Oba bloka baterije izvadite i zakrenite za 180° (pazite na polaritet) te izmjerite samo ukupni napon serijskog spoja baterija.

3/18

VJEŽBA 15.1.b. PARALELNI SPOJ IZVORA NAPONA

Materijal:

uređaj CATT2 spojna ploča 2 STB priključka 2 STB T-voda 2 STB kutna-voda 1 STB ravni vod 2 STB baterija 1,2 V 1 STB prekidač (EIN/AUS) vodiči

Program: Analogvoltmeter (Analogni voltmetar) Ukupni napon paralelnog spoja izvora napona, iste vrste, je velik kao i pojedini naponi. Ukoliko je napon baterija različit, kod paralelnog spoja postavlja se veći napon kao ukupni napon.

Priprema: Ostvari spoj prema slici (pazite na polaritet). Mjerenje se provodi samo na jednom kanalu. Postavke programa: mjerno područje: kanal 1: 3 V "nullpunkte -> links'' (nul-točka lijevo -mjerljivi su samo pozitivni naponi) "digitalanzeige -> ein" (uključujete digitalni pokazivač) Pokus 1: Spojite samo prvu bateriju u poziciju A i izmjerite napon baterije na izabranom kanalu. Pokus 2: Prva baterija se zamjenjuje drugom baterijom i mjeri se napon u poziciji A. Pokus 3: Spajaju se obje baterije prema slici, prekidač se zatvara i mjeri se ukupni napon paralelno spojenih baterija (pazite na polaritet).

4/18

VJEŽBA 15.2. OHMOV ZAKON

Materijal:

uređaj CATT2 spojna ploča 2 STB priključka 1 STB vod ravni s utičnicom 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 1 STB potenciometar 470 Ω 1 STB otpornik 100 Ω 1 STB otpornik 200 Ω 1 STB otpornik 500 Ω spojni vodiči

Program: Ohmsches Gesetz (Ohmov zakon) Struja I koja teče kroz električni otpor R proporcionalna je narinutom naponu U.

Veza .constI

UR == zove se Ohmov zakon.

Ovu vezu trebate grafički istražiti pomoću dijagrama struja-napon. Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Za pojedini otpor se automatski snima karakteristična krivulja struja-napon. Kao izvor napajanja služi izlaz stalnog napona +5 V, s priključenim potenciometrom 470 Ω kojeg stavite u položaj desno, ali ne do kraja. Budući kako svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se preračunati iz pada napona na mjernom otporu (građa ampermetra 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora u programu se mora navesti vrijednost otpora (ovo je zapravo korištenje ove vježbe unaprijed). Budući kako se pak kod svakog univerzalnog mjernog instrumenta događa isto ovo je, didaktički rečeno, skroz korektno. Postavke programa:

mjerno područje : kanal 1: 1 V kanal 2: 10 V

Istovremeno se mogu mjeriti dva napona. Pokus 1: Eksperimentom u ovom slučaju upravlja program Ohmsches Gesetz (Ohmov zakon). Za tri otpora (100 Ω, 200 Ω, 500 Ω) crta se karakteristična krivulja struja-napon. Snimite dijagram (sva tri pravca na jednoj slici) i priložite ga izvješću. Napon na bloku ampermetra postavlja se na kanal 1. Analogne i digitalne vrijednosti koje su prijavili mjerni instrumenti unose se u dijagram pri čemu boja osi odgovara boji mjernih instrumenata. Iz linearnog tijeka karakteristične krivulje može se prepoznati konstantna veza U sa I pri čemu podizanje pravca odgovara otporu R. Mjerenje možete usporiti ili ubrzati tipkama – i +. Ukoliko se zablokira napon, ne podiže se neko vrijeme, pritisnite razmaknicu 2 puta. Opcijom ZURUCKBLATTERN se vraćate jedan korak unatrag.

5/18

VJEŽBA 15.3. ELEKTRIČNI OTPOR ŽICE

Materijal: uređaj CATT2 spojna ploča 2 STB priključka 2 STB kutna voda s utičnicom 1 STB ravni vod s utičnicom 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 2 krokodil stezaljke s utikač-nožicom cekas- žica (crveni svitak) cekas- žica (plavi svitak) spojni vodiči

Program : Ohmmeter (Ommetar) Otpor žice je za duplu dužinu dvostruko veći, a kod udvostručenja poprečnog presjeka pada na polovicu. Otpor žice ovisi od: materijala, dužini, površini poprečnog presjeka i temperaturi (koju nećemo razmatrati u ovom pokusu). Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +10 V. Oba STB kutna bloka s utičnicom postavljaju se nasuprotno u krajnju poziciju po dužoj strani ploče. U ove blokove se postavljaju krokodil stezaljke s utikač-nožicom. Između krokodil stezaljki nateže se cekas žica crvenog svitka. Dužina ovog dijela žice iznosi tada oko 24 cm što odgovara otporu od oko 18 Ω. Nemojte rezati žicu, drugi kraj ostavite namotan na kalemu. Otpor nategnute žice određuje se pomoću programa "Ohmmetar". Budući da svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se preračunati iz pada napona na mjernom otporu (blok ampermetra 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora mora se unijeti vrijednost otpora u programu. Dva napona mogu se mjeriti istovremeno. Mjerenje napona na bloku ampermetra provodi se na kanalu 1. Ukupni napon promjenjivog izvora napona mjeri se na kanalu 2. Postavke na uređaju:

mjerna područja : kanal 1: 10 V kanal 2: 10 V.

6/18 Pokus 1: Kod upotrebe programa "Ohmmetar" navodi se vrijednost otpora koju je izračunalo računalo. Vrijednost otpora dobiva se kao kvocijent napona i jakosti struje. Ne zaboravite kako mjerite ukupan otpor strujnog kruga koji se sastoji od otpora cekas žice, otpora ampermetra i otpora spojnih vodiča (koje zanemarujemo) spojenih u seriju. Znači kako je tada vrijednost našeg otpora žice manja za 10 Ω. Pokus 2: Žica se sada nateže između krokodil stezaljki dvostruko, što odgovara udvostručenju poprečnog presjeka. Mjerenje se ponavlja kao u prethodnom slučaju. Pokus 3: Sada se desni priključak (blok s napajanjem +10 V i blok s krokodil stezaljkom) pomiče za tri pozicije bliže ampermetru što odgovara polovici prethodne dužine. Žica se između ovih dviju krokodil stezaljki jednostavno ukliješti i mjerenje 1 i 2 se ponavljaju.

Pokus 4: Ponovite sva mjerenja za plavi svitak cekas žice.

7/18

VJEŽBA 15.4. PARALELNI SPOJ ŽARULJA

Materijal:

uređaj CATT2 spojna ploča 2 STB priključka 2 STB T-bloka 1 STB ravni blok 2 STB kutna blok s utičnicom 1 STB prekidač – EIN/AUS 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 2 STB grla lampe E10 2 žarulje 10 V/40 mA spojni vodiči

Programi: Ampermeter (Ampermetar) i Ohmmeter (Ommetar) Kod paralelnog spoja dvije iste žarulje teče dvostruka jakost struje. Paralelni spojevi utječu na grananje električne struje. Priprema: Ostvarite spoj prema slici Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +10 V. Budući kako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se preračunati iz pada napona na mjernom otporu (blok ampermetra 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora mora se u programu unijeti njegova vrijednost. Postavka uređaja:

mjerna područja: kanal 1: 3 V kanal 2: 10 V

program: Ampermetar Ohmmetar

Pokus 1: Za određivanje jakosti struje potrebno je samo jedno mjerenje. Kod uključivanja lampice struja teče kroz blok ampermetra. Navedena jakost struje treba odgovarati vrijednosti 40 mA koja je navedena na lampici. Koliko iznosi? Pokus 2: Sklopkom uključimo i drugu lampicu. Kolika je jakost struje? Pokus 3: Izmjerite električni otpor jedne lampice i dvije paralelno spojene lampice. Koliko on iznosi? Istovremeno se mjere dva napona: ukupni napon i napon na bloku ampermetra. Napon na bloku ampermetra mjeri se na kanalu 1, a ukupni napon na kanalu 2. Otpor se računa i prikazuje kao kvocijent napona i jakosti struje.

8/18

VJEŽBA 15.5. MJEŠOVITI SPOJ OTPORA

Materijal:

uređaj CATT2 spojna ploča 1 STB priključak 2 STB ravna bloka s utičnicom 1 STB T-blok 1 STB T-blok s utičnicom 1 STB otpornik 100 Ω (umjesto ampermetra) 1 STB otpornik 200 Ω 1 STB otpornik 500 Ω 1 STB otpornik 1 kΩ spojni vodiči

Program: Ohmmeter (Ommetar) Koliki je ukupan otpor kombinacije serijskog i paralelnog spoja omskih otpora ? Ukoliko se na kombinaciju različitih otpora dovede konstantni napon, nastupajuća jakost struje ovisi tada o dotičnom ukupnom otporu. Pomoću mjerenja napona i jakosti struje može se izračunati ukupni otpor. Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +10 V. Budući da svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se izračunati iz pada napona na svakom mjerenom otporu (u ovom slučaju STB 100 Ω). Normalno se kod programa "Ohmmetar" kao mjerni otpor ampermetra upotrjebljava 10 Ω, no u ovom se slučaju upotrebom većeg mjerenog otpora postiže veća preciznost mjerenja. U programu ''Ohmmetar'' opcijom EINGABE WIDERSTAND DES AMPERMETERS izmijeniti na 100. Dva napona mogu se istovremeno izmjeriti. Napon na bloku ampermetra (otpornik 100 Ω) mjeri se na kanalu 1, a ukupni napon na kanalu 2. Postavke uređaja:

mjerna područja: kanal 1: 3 V (jakost struje) kanal 2: 10 V (napon)

Pokus 1: Provodi se mjerenje samo za otpor od 1k Ω. Na mjesto otpora od 200 Ω na slici stavljamo STB ravni vod, a otpornik od 500 Ω se vadi. Pokus 2: Mjerenje se ponavlja samo za otpor od 500 Ω. Pokus 3: Ukoliko se sada oba otpora, od 1k Ω i 500 Ω, spoje paralelno, dobivamo vrijednost paralelnog spoja otpora. Pokus 4: Blok ravni vod se zamjenjuje STB otporom od 200 Ω, a mjerenje se ponavlja. Ukupni otpor ove kombinacije otpora možemo izmjeriti. Pokusi se mogu ponoviti za proizvoljno druge otpore. Provjerite formulama za serijski, paralelni i mješoviti spoj otpora vrijednosti koje smo dobili mjerenjem.

9/18

VJEŽBA 15.6. SNAGA I RAD ELEKTRIČNIH POTROŠAČA

Materijal: uređaj CATT2 spojna ploča 1 STB potenciometar s 3 priključka 2 STB priključka 1 STB ravni blok s utičnicom 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 1 STB otpor 100 Ω 1 STB otpor 200 Ω 1 STB otpor 500 Ω 1 STB elektomotor 1 STB grlo lampe E10 1 lampica 10 V/40 mA spojni vodiči

Program: Wattmeter (Vatmetar) Električna snaga produkt je napona i jakost struje, a rad je produkt snage i vremena. Dvostruki napon pogona utječe na mnogostruku učinkovitost. Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +10 V s priključenim STB potenciometrom. Budući da svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se izračunati iz pada napona na svakom mjerenom otporu (u ovom slučaju blok ampermetra je 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora mora se unijeti vrijednost otpora u programu. Mjerno područje 1 V odgovara kod upotrebe bloka ampermetra 10 Ω mjernom području struje od 100 mA. Postavke uređaja:

mjerna područja: kanal 1: 3 V (mjerenje jakosti struje) kanal 2: 10 V (mjerenje napona).

Mjeri se snaga i rad potrošača. Pokus 1: Kao potrošač se upotrebljava STB otpornik 100 Ω. Snaga se prikazuje kao produkt napona i jakost struje. Rad koji ovisi o vremenu trajanja (t = 30 s) mjerenja se pokazuje. Taj rad može se pritiskom tipke ponovno postaviti na nulu NEUSTART (novi start). Pokus 2: Umjesto otpora od 100 Ω spaja se lampica 10V/40 mA. Kod maksimalnog napona pogona (10 V) dobiva se snaga i rad lampice. Sada se napon pogona smanjuje pomoću postavljenog potenciometra na polovicu (5 V). Dobiveni rad iznosi sada nešto više od četvrtine prethodno izmjerenog rada. Pokus 3: Umjesto lampice upotrebljavaju se otpori 200 Ω i 500 Ω. Provodi se mjerenje kao u pokusu 2. Pokus 4: Kao potrošač se sada upotrebljava STB blok s motorom. Napon namjestite potenciometrom na oko 3 V. U toku "lera" (praznog hoda) promatraju se jakost struje i rad. Ukoliko se motor opterećuje prstima (pokušava se zaustaviti) podiže se jakost struje. Ukoliko je snaga izvora napona mala, ono ne može pružiti na raspolaganje ovu potrebnu energije i reagira padom napona.

10/18

VJEŽBA 15.7. PARALELNI I SERIJSKI SPOJ ELEKTRIČNIH POTROŠAČA

Materijal:

uređaj CATT2 ploča 1 STB potenciometar s 3 priključka 2 STB priključka 2 STB T-bloka 1 STB ravni blok 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 1 STB prekidač (EIN-AUS) 2 STB kutna bloka s utičnicom 2 STB grla lampe E10 2 lampice 10 V/40 mA spojni vodiči

Program: Wattmeter (Vatmetar) Ukoliko se potrošači paralelno spoje, snaga i rad se povećaju u strujnom krugu. Kod serijskog spoja potrošača mora se povisiti pogonski napon kako bi rad ostao isti. Da se odredi snaga i rad, napon, jakost struje i vrijeme moraju se izmjeriti. Budući da svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje iz pada napona na mjernom otporu (ampermetar 10 Ω) mora se izmjeriti. Kod upotrebe drugog mjernog otpora mora se navesti vrijednost otpora u programu. Prikazani napon je napon na spoju. Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Pomoću programa "Watmetar" za različite potrošače mjere se napon, jakost struje i vrijeme trajanja pokusa te se iz dobivenih rezultata računa snaga i rad. Jakost struje mjeri se na kanalu 1, a napon na kanalu 2. Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +10 V preko promjenjivog otpornika 470 Ω. Mjerenje provodite 30 sekundi. Postavka:

Mjerna područja: kanal 1: 3 V kanal 2: 10 V

Pokus 1: Lampica 10V/40 mA sklapa se kao potrošač u strujni krug. Otpornikom namjestite radni napon od 10 V. Rezultati se prikazuju na ekranu. Iz podataka mjerenja računalo računa snagu i rad koji se također prikazuju na ekranu. Pokus 2: Druga lampica uključuje se paralelno, a radni napon ostavite na 10 V. Očitajte i komentirajte dobivene podatke uspoređujući ih s pokusom 1.

+ 10 V

11/18 Pokus 3: Stavite u pogon samo 1 lampica. Napon namjestite na 5 V i promatrajte svjetlost lampe odnosno izmjerene jakosti struje i rad. Zatim se spoj mijenja u serijski spoj dvije lampice. Napon namjestite na 5 V. Jakost struje i rad su sada upola manji.

Udvostručite napon (10 V), tako opet teče ista jakost struje kao i kod pogona jedne lampe. Svjetlost je doduše jednaka, a rad se udvostručava. Pokus 4: Umjesto lampice može se upotrijebiti i otpor od 100 Ω. Druga lampica može se zamijeniti otporom od 200 Ω.

12/18

VJEŽBA 15.8. ŽARULJA NIJE KONSTANTAN OTPOR

Materijal: uređaj CATT2 spojna ploča 1 STB potenciometar 470 Ω 2 STB priključka 2 STB ravni blok s utičnicom 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 1 STB grlo lampe E10 1 žarulja 10 V/40 mA spojni vodiči

Program: Ohmmeter (Ommetar)

Kennlinienschreiber (Pisač karakterističnih krivulja) Postoje otpori kod kojih veza napona i jakosti struje nije konstantna. Kod lampice se otpor povećava s povećanjem temperature. Većina lampica imaju metalnu žarnu nit. Metali imaju pozitivne koeficijente temperature (žarulje sa ugljenom niti imaju negativni koeficijent temperature). Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +10 V s postavljenim potenciometrom. Budući kako svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se izračunati iz pada napona na mjernom otporu (ampermetar 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora mora se unijeti druga vrijednost. Dva napona mogu se mjeriti istovremeno. Postavka:

mjerna područja: kanal 1: 1 V (mjerenje struje) kanal 2: 10 V (mjerenje napona).

Pokus 1: Pomoću programa "Ohmmetar" pokazuje se električni otpor lampice. Na kanalu 1 mjeri se napon na bloku ampermetra, na kanalu 2 napon na lampici (treba spojiti i minuse kanala na točke gdje želimo mjeriti napon). Pomoću potenciometra mijenja se napon na lampici. Prvo se mjeri otpor lampice za mali napon (žarna nit hladna), a zatim za maksimalan pogonski napon (žarna nit vruća). Iz formule R = R0•(1+ α•Δt) može se procijeniti temperatura žarne niti u pogonu. Termički koeficijent otpora volframa pri 0 °C iznosi α = 0,0042 K-1. R0 -je otpor žarne niti u hladnom stanju pri 0 °C. t -temperatura žarne niti (izrazite vrijednost temperature u °C)

13/18 Pokus 2a: Crtanje grafikona otpor žarulje pomoću programa Kennlinienschreiber (Pisač karakterističnih krivulja). Postavke:

mjerna područja: kanal 1: 1 V (mjerenje struje) kanal 2: 10 V (mjerenje napona)

postavke namjestiti: 10Ω, 5V, 150mA, links, programmgestevert

Kao izvor napona služi izlaz stalnog napona +5 V s postavljenim potenciometrom, a sve ostalo je nepromijenjeno. Postavljeni napon se s 0 V povisuje automatski na maksimalnu vrijednost. Pritiskom tipke plus (+) možete ubrzati mjerenje. Analogne i digitalne vrijednosti koje pokazuju mjerni instrumenti unose se u dijagram pri čemu boja osi odgovara boji mjernih instrumenata. Vrijednosti za struju i napon unose se u dijagram. Snimite dijagram i priložite ga izvješću. Dokle god je nit žarulje hladna, dobiva se kao poznata linija pravac. Povećanim zagrijavanjem otpor i jakost struje se povećavaju. I-U graf žarulje nije pravac kao kod pokusa s konstantnim otporom. Ukoliko nije moguće snimiti karakteristiku žarulje programom Kennlinienschreiber preskočite ovaj dio vježbe i napravite ju poslije vježbe Karakteristične krivulje dioda s postavkama generatora U=10 V i žarulju od 10 V, ali samo u području kada su napon i struja pozitivni. Pokus 2b: Za žarulju od 10V snimite I-U graf pomoću programa CATTSoft.

14/18 VJEŽBA15.9.a. KARAKTERISTIČNE KRIVULJE DIODA

Popis uređaja: računalo s uređajem CATT4 spojna ploča 2 STB bloka s utičnicom 1 STB ravni blok s utičnicom 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 1 STB Ge dioda 1 STB Si dioda 1 STB LED crvena 1 STB LED zelena 1 STB Z dioda spojni vodiči

Program: CATTSoft Vježba je prilagođena uporabi uređaja CATT4 i programa CATTSoft. Svaka poluvodička dioda ima svoju karakterističnu krivulju. Iz dotičnog dijagrama struje i napona može se očitati visina propusnog napona i daljnji tijek porasta struje. Dijagram karakterističnih krivulja dobivamo promjenama napona na diodi, od 0 V do 3,5 V. Dobivene vrijednosti struje prikazujemo u I-U dijagramu. Priprema: Ostvari spoj prema slici, ali bez potenciometra. Kao izvor napona služi izlaz generatora. Za svaku od dioda određujemo napon, a zatim očitavamo jakost struje kroz diodu. Budući da svako CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se izračunati iz pada napona na mjernom otporu (ampermetar s unutrašnjim otporom 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora, mora se unijeti vrijednost kod formule za kanal. Dva napona mogu se neovisno mjeriti istovremeno. Ukoliko mjerite direktno s generatorom, i koristite unutrašnje veze generatora i senzora, tada ćete jedino moći iskoristiti mogućnost mjerenja struje i neće vam biti potrebno računanje struje prema Ohmovom zakonu u formuli. Postavke uređaja: Pri upotrebi generatora uređaja CATT4, povišenje napona ćemo obavljati automatski koristeći priključnice generatora kao izvor napajanja našeg sastavljenog strujnog kruga na ploči.

15/18

Koristimo priključnice generatora kao izvor napajanja

Ostvarite strujni krug prema slici na početku uputa. Izvor je napajanja izlaz (+) i (-) generatora.

Otvorite program CATTSoft i u njemu otvorite dokument C:CATTSOFT\POKUSI\diode.phx. U njemu je sve već podešeno za mjerenje. Ovo su dodatne upute kako pripremiti vježbu.

Za snimanje karakteristične krivulje diode u programu CATTSoft, otvorite instrument generator. Parametre postavite kao što je prikazano na slici lijevo: 3,5 V amplituda, 10 mHz, 50% ciklus, sinus, 1 perioda.

U postavljene kartice MEASURE / SETUP dio CATT4 stavite na SENSOR1 K1, mjerenje napona na izlazu U=, a na SENSOR2 K2 također U=.

Podatke o kanalima, dio KANALBELEGUNG, namjestite tako da upišete vrijednosti u karticu kao na slici:

Ne zaboravite upisati za K1 formulu (kao na slici) kojom računamo struju iz Ohmovog zakona I = U/R, jer kanali mjere napone. Vrijednost našeg otpora ampermetra iznosi 10 Ω. Vratite se na list RECORDER i uključite prekidač na 1. Otvorite ponovo generator i uključite prekidač na 1. Tako pokrećete vježbu. Sada se napon automatski podiže od 0 V do 3,5 V te pada do -3,5 V i vraća se na 0 V. Tada je prošao 1 ciklus i snimili smo cijelo područje karakteristike. Isključite mjerenje, a zatim i instrument generator postavkom prekidača u 0.

16/18 Pokus 1: Ge diodu spajamo na uređaj. Vrijednosti koje pokazuju mjerni instrumenti unose se automatski u dijagram pri čemu boja osi odgovara boji mjernih instrumenata. Dobiva se karakteristična krivulja diode. Pokus 2: Ge diodu zamjenjujemo Si diodom. Postupak je isti kao u prethodnom slučaju. Pokus 3 i 4: Ponavljanje mjerenja za svjetlosne diode. Obje svjetlosne diode imaju različite propusne napone koje zapisujemo zbog proračuna Planckove konstante h. Pokus 5: Ponavljanje mjerenja za ZENER diodu. Namjestite napon generatora na 6,5 V, jer inače nećete vidjeti efekt zenera u zapornom smjeru diode. Opišite taj efekt! Pokus 6: Potvrda Planckovog kvantnog učinka h Pomoću struje i napona svjetleće diode može se na jednostavan način odrediti konstanta h (Planckova konstanta), ako je poznata valna duljina emitiranog svjetla (kod svjetlećih dioda navedena). Linearna veza fotoenergije E i frekvencije svjetla f može se ovim pokusom prikazati jednostavnije nego s vakuumskom foto ćelijom. Obrada podataka eksperimenta počiva na pretpostavci pretvaranja energija e•UD, koju je elektron preuzeo u električnom polju, potpuno u svjetlo.

Formula:

λcUe

fUe

hfhUe DDD

⋅=

⋅=⇒⋅=⋅

UD je napon kod kojeg počinje teći struja kroz diodu. On se naziva propusnim naponom. Dakle, potrebno je odrediti propusni napon svjetleće diode kako bi se došlo do potrebne vrijednosti za h.

Konstante:

19

8

( ) 790 do 630 ( ) 560 480

1,6022 103 10 /

crvena nmzeleno do nm

e Cc m s

λλ

−

==

= ⋅

= ⋅

Jsh 3410626.6 −⋅=

17/18

VJEŽBA 15.9.b. KARAKTERISTIČNA KRIVULJA TRANZISTORA

Materijal: uređaj CATT4 spojna ploča 1 STB potenciometar 470 Ω 1 STB blok s priključkom 2 STB ravni blok s priključkom 4 STB ravna 3 STB kutna bloka 1 STB kutni blok s priključkom 1 STB prekidač EIN/AUS 1 STB ampermetar Ru=10 Ω 1 STB otpornik 1 kΩ 1 STB nosač baterije 1 STB baterija 9 V 1 STB tranzistor NPN spojni vodiči

Program: CATTSoft Ovisnost struje kolektora o postavljenom naponu kolektor-emiter dan je putem IC/UCE karakteristične krivulje. Ova karakteristična krivulja ovisna je o osnovnom naponu. Za različite osnovne napone IC/UCE karakteristična krivulja NPN tranzistora može se očitati. Pomoću baterije od 9 V krivulja kod osnovnih napona 0 V...6 V se može prikazati. Pokus pokazuje i korištenje tranzistora kao prekidača. Tek kod postavljanja osnovnog napona zatvara se strujni krug kolektora. Priprema: Ostvarite spoj prema slici. Kao izvor napona služi izlaz generatora koji namjestite: amplituda 5 V, f = 0,010 Hz, dutycycle 50%, 1 perioda, sinusni oblik. Budući kako svaki CATT sučelje može mjeriti samo napone, jakost struje mora se izračunati iz pada napona na mjerenom otporu (ampermetar 10 Ω). Kod upotrebe drugog mjernog otpora mora se unijeti vrijednost otpora u programu. Postavke: Otvorite već pripremljenu vježbu c:cattsoft\pokusi\tranz.phx

18/18 Pokus 1: Baterija se ne uključuje. Pomoću generatora se napon automatski od 0 V polagano povisuje. Pri samom maksimalnom naponu tranzistor se zatvara te ne teče struja. Snimite I-U dijagram. Pokus 2: Baterija se stavlja kao izvor napona za osnovni napon uključenjem prekidača i namjestite neku manju vrijednost. Ukoliko se sada napon od 0 V nadalje kontinuirano povisuje, struja se vrlo brzo povisuje sve do određene vrijednosti, a tada ostaje kod daljnjeg povišenja napona ista. Snimite I-U dijagram. Pokus 3: Ukoliko namjestimo višu vrijednost potenciometrom. Postignuta jakost struje je sada značajno viša. Snimite I-U dijagram.

Slika spoja.