1.実験の目的
wheatstone橋を使用して、金属と半導体の電気抵抗の温度依存を調べる。
2.測定原理
金属の電気抵抗Rは、金属中の自由電子の状態によるもので、様々な要因で電子の移動が妨げられて、Rの値が決まる。金属のXは温度によって変化し、温度のあまり広くない範囲では温度に比例するとみなせるので、
R=R0(1+αt) …(31.1)
で表される。
ここでR0は温度0℃のときの抵抗値で、αは温度係数を示す。
半導体では、安定なあるエネルギー準位にある電子が活性化エネルギーを受けることで自由電子の数は温度とともに増大するため、Rは減少する。サーミスタは半導体の一種で、絶対温度Tにおける抵抗値Rは、ある特定温度T1のときの抵抗値R1との間に、
R=R1exp[B(1/T−1/T1)] …(32.2)
という関係が成り立つ。
R1、Bの値はサーミスタの固有値で、普通R1はT1=25℃の値で、Bは活性化エネルギーに関する定数である。したがって、サーミスタの温度係数βは、
β=1/R・dR/dT=−B/T2 …(32.3)
で表される。
3.実験方法
1)実験装置
今回の実験は、銅とサーミスタで行った。
局型ホイートストンブリッジ2台,温度計,油浴,オイル,
電熱器,攪拌器,電流計,電圧計,検流計,試料(銅,サーミスタ)
2)実験操作
1.電流計、電圧計の電源を入れた。
2.試料の銅とサーミスタがそれぞれホイートストンブリッジにつながっているか確認し、銅用ホイールストーンブリッジのAの抵抗を10Ω、Bを1000Ωに、サーミスタ用ホイートストンブリッジのAを1000Ω、Bを100Ωに設定した。
3.検流計の感度を最低にし、抵抗Rの∞のネジを抜き、検流計の指針が+に触れることを確認した。
(感度を最初から最大にしておくと、指針が振り切れて、検流計が壊れるため、測定時には徐々に感度を挙げていく方法をとる必要があった)
レポート、理工学、ホイールストーンブリッジ、金属、半導体、wheatstone bridge
実験の目的
wheatstone橋を使用して、金属と半導体の電気抵抗の温度依存を調べる。
測定原理
金属の電気抵抗Rは、金属中の自由電子の状態によるもので、様々な要因で電子の移動が妨げられて、Rの値が決まる。金属のXは温度によって変化し、温度のあまり広くない範囲では温度に比例するとみなせるので、
R=R0(1+αt) …(31.1)
で表される。
ここでR0は温度0℃のときの抵抗値で、αは温度係数を示す。
半導体では、安定なあるエネルギー準位にある電子が活性化エネルギーを受けることで自由電子の数は温度とともに増大するため、Rは減少する。サーミスタは半導体の一種で、絶対温度Tにおける抵抗値Rは、ある特定温度T1のときの抵抗値R1との間に、
R=R1exp[B(1/T-1/T1)] …(32.2)
という関係が成り立つ。
R1、Bの値はサーミスタの固有値で、普通R1はT1=25℃の値で、Bは活性化エネルギーに関する定数である。したがって、サーミスタの温度係数βは、
β=1/R・dR/dT=-B/T2 …(32.3)
で表される。
実験方...