Metodický pokyn = učitel

 

 

Tematické zařazení experimentu

 

elektrický proud v polovodičích

závislost elektrického odporu polovodiče od teploty, termistor

 

Cíl experimentu

Cílem experimentu je prozkoumat vlastnosti termistoru.

Poznámky k realizaci experimentu

Rezistor nebo žárovka zapojena do obvodu plní ochrannou funkci - procházející proud by mohl poškodit nebo zničit termistor.

Hodnotu rezistoru je třeba zvolit podle typu zapojeného termistoru tak, aby nedošlo k jeho zničení proudem procházejícím obvodem.

Pozor, při měření je třeba použít destilovanou vodu, která nevede elektrický proud!

Návod na zpracování dat

Pokud je při měření použit stabilizovaný zdroj, hodnota napětí zdroje U (v našem případě 5 V) bude během měření konstantní, i když se bude měnit celkový procházející proud. Pak se celkové napětí zdroje U rozdělí mezi ochranný odpor a termistor podle vztahu:

kde U je napětí stabilizovaného zdroje, Út je napětí na termistoru, R je hodnota ochranného odporu, a I je proud procházející obvodem.

Odtud po dosazení za I = Út / Rt pro hodnotu odporu termistoru Rt dostaneme:

Závěry z experimentu

Žáci by měli dojít k závěru, že termistor má nejnižší elektrický odpor tehdy, když je jeho teplota nejvyšší a největší tehdy, když je jeho teplota minimální. V našem případě se elektrický odpor termistoru snížil téměř 14x.

Experiment je vhodný i na procvičení si praktické aplikace Ohmova zákona.

Žákovské aktivity

Tento úkol patří mezi nenáročné elektrické experimenty.

Žáci si v ní mohou procvičit sestavování elektrických obvodů a praktické využití Ohmova zákona pro výpočet elektrického odporu termistoru.

I když je možné ponechat vyhodnocení experimentu na žáky, pravděpodobně bude třeba jim vhodným způsobem pomoci při výpočtech.

Je užitečné upozornit žáků na roli ochranného rezistoru v zapojeném obvodu.

 

První přístroj, kterým se dala měřit teplota, sestrojil v roce 1597 G. Galilei. Jeho teploměr byl založen na teplotní roztažnosti vzduchu. Od té doby přístroje pro měření teploty zdokonalilo mnoho fyziků.

Víte například, jakým způsobem měříme teplotu motoru?

 

Trochu teorie:

K měření teploty velmi často používáme termistor. Termistor je elektrotechnický prvek, jehož elektrický odpor se mění s teplotou. Termistor je v podstatě polovodič, pro který platí, že s rostoucí teplotou se jeho elektrický odpor zmenšuje. Proto, když je studený, je jeho elektrický odpor větší, než když je zahřátý. Elektrotechnická značka termistoru je:

Pokuste se prozkoumat závislost elektrického odporu termistoru na teplotě.

 

 

Souvislost se životem, přírodou a praxí:

Termistory se využívají v mnoha oblastech života - všude tam, kde je třeba jednoduše měřit, kontrolovat, případně zaznamenávat teplotu.

Jsou nenahraditelné v medicíně - kontrolují teplotu v inkubátorech, případně teplotu pacienta při operacích, teplotu filtrované krve při dialýze, apod.

Využívají se v počítačích pro měření teploty procesoru, harddisku a grafické karty, aby nemohlo dojít k jejich zničení. V mobilních telefonech a v moderních nabíječkách chrání akumulátory před příliš velkým nabíjecím proudem a přebitím.

V neposlední řadě se využívají v automobilech na kontrolu teploty motorového oleje. Motor auta se nikdy nesmí příliš ohřát, protože hrozí, že se zničí. Proto má každé auto kromě chladicího okruhu s termostatem na přístrojové desce kontrolku, která nám ukazuje teplotu motoru, abychom ho mohli při přehřátí včas zastavit.