Введение

Рассмотрим мостовую схему, показанную на рисунке ниже. В ней резисторы $R_1=R_2$ уравновешивают диоды.

Если температура диодов различается, напряжение на мостовой схеме отличается от нуля, и его можно очень точно измерить. Таким образом, можно очень точно измерить и разность температур. Такой метод измерения называется дифференциальный термический анализ.

Вольт-амперная характеристика диода в интересующем нас диапазоне имеет вид:\[I(U)=I_0\left(\exp\left[\dfrac{qU}{kT}\right]-1\right)\approx I_0\exp\left[\dfrac{qU}{kT}\right],\]где $q$ – некоторый эффективный заряд, $k$ – постоянная Больцмана.

Оборудование

1. Установка для ДТА (металлический ковш с двумя ёмкостями, впаянными в них диодами и выводными проводами)
2. Блок управления
3. Макетная плата
4. Диод
5. Источник питания
6. Вольтметр x2
7. Персональный набор перемычек
8. Блок питания

Часть A. Калибровочная (3.5 балла)

A1  ^2.50 Снимите зависимость тока через диод от напряжения на нём в диапазоне $U\in[]$. Постройте график в листах ответов в полулогарифмическом масштабе и определите значения $I_0$ и $q$.

A2  ^1.00 Рассмотрим последовательно подключенные резистор $R$ и диод, на которые подано напряжение $U_0$. Считая, что падения напряжения на диоде мало, и ток через систему определяется током через резистор, получите выражение для напряжения на диоде $U$. Продифференцировав это выражение по $T$, получите температурную чувствительность системы $\mathrm dU/\mathrm dT$ и вычислите её для $U_0=9~В$ и $R=1~кОм$.

Часть B. ДТА (6.5 баллов)

В этой части задачи воспользуемся ДТА для измерения температуры плавления неизвестного вещества.

Устройство блока управления показано на рисунке ниже.

Поместите небольшое количество вещества в чашу №2. Налейте в ковш воды почти по уровень чаш, подключите установку и мультиметры к блоку управления и включите питание.

B1  ^4.00 Снимите зависимости $U(t)$ и $\Delta U(t)$ до момента плавления вещества и последующего возвращения величины $\Delta U(t)$ к малому значению.

B2  ^2.50 Постройте график $\Delta U(U)$. Найдите отсюда температуру плавления неизвестного вещества $T_{пл}~[{}^\circ\mathrm C]$ и оцените погрешность.