A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A KML 1969. évi 6. számában a termisztorok vizsgálatára kitűzött pályázat szerfölött élénk érdeklődést váltott ki lelkes diákokban. Hogy ez a lelkesedés nem bizonyult szalmalángnak, azt a beérkezett 27(!) igen szép pályamunka bizonyítja. A számszerű eredményen túlmenően még nagyobb súllyal esik latba, hogy a néhány egészen kiemelkedő munka mellett a többi dolgozat átlag színvonala is igen magas. A továbbiakban a termisztorokkal végzett kísérletek néhány érdekesebb tanulságát foglaljuk össze. A termisztor a félvezetők népes családjának szerény tagja. De míg a többi félvezető esetén a paraméterek erős hőmérsékletfüggése általában hátrányos, addig a termisztor esetén a szükségből erényt csinálva, a félvezető anyagoknak éppen ezt a hátrányos tulajdonságát használják fel. Az elmélet szerint, ‐ legalábbis első közelítésben ‐ a termisztor ellenállása exponenciálisan változik a hőmérséklet függvényében, azaz Meggyőzően bizonyítják ezt a pályázók legkülönbözőbb típusú termisztorokkal végzett mérései is (1. ábra).
1. ábra Különösen jól látszik azokon a grafikonokon, ahol a -t ábrázolták függvényében (2. ábra).
2. ábra Itt az a lényeges, hogy az és nem a függvényében ábrázoljuk -t, mert így már ,,szemmel'' is jól látszik, hogy egyenest kaptunk-e vagy sem, és az és paraméterek is rögtön leolvashatók, míg -t mérve az abszcisszára, az így kapott hiperbola (3. ábra) semmivel sem mutat többet, mint az exponenciális görbe.
3. ábra Voltak, akik nem elégedtek meg a grafikonokról leolvasott -val és -vel, hanem számítással próbálták meghatározni azokat. Két mérés esetén ez nem jelent problémát, hiszen két egyenletünk van két ismeretlenre. A valóságban azonban általában kettőnél jóval több mérési pont áll a rendelkezésünkre, ezek nagyon sokféleképpen párosíthatók, és általában a mérési hibák és a formula közelítő jellege miatt minden pár esetén egy kicsit más lesz az egyenletrendszer megoldása is. Ennek a dilemmának az elkerülésére vezették be a fizikában a ,,legkisebb négyzetek módszerét''. Ez a módszer lényegében abból áll, hogy precíz matematikai eljárást ad azon görbe és paramétereinek meghatározására, amely ‐ matematikailag meghatározott értelemben ‐ a ,,legjobban illeszkedik'' a mérési pontokra. Lényegesen más természetű, kísérleti vonatkozású problémák merültek fel a termisztor feszültség‐áram karakterisztikájának a felvételével kapcsolatban. Sokan elfeledkeztek ugyanis arról a fontos körülményről, hogy milyen közegben, milyen viszonyok között végezték a mérést. Így persze annál nagyobbak azok érdemei, akik konkrét méréseket végeztek különböző közegekben, és megállapították például, hogy a levegőben felvett karakterisztika alatta marad az olajban felvettnek, mert a levegőben a rosszabb hővezetés miatt a termisztor könnyebben felmelegszik, és így kisebb ellenálláson persze kisebb a feszültség (4. ábra). A legnehezebb diónak az időállandó mérése bizonyult. Talán éppen ezért itt találkozhattunk a legötletesebb megoldásokkal, amelyek ismertetéséről azonban, sajnos, hely hiányában le kell mondanunk. Most csak az alapvető fogalmak tisztázására és néhány tanulság megszerzésére vállalkozhatunk.
4. és 5. ábra A természet alaptörvényei közé tartozik, hogy a hatások véges sebességgel terjednek. A termisztor is csak késve érzékeli a külső körülmények változását. Az egyik egyensúlyi helyzetből a másikba való átmenet rendkívül bonyolult folyamatok során megy végbe, amelyek részleteinek leírásával könyvtárakat lehetne megtölteni. Az ember azonban szeretné ezt a rendkívül komplex jelenséget egyetlen paraméterrel jellemezni. Ez a paraméter az időállandó, amely a mögötte rejlő bonyolult mechanizmusok ellenére általában igen jól beválik az ilyen és ehhez hasonló ún. ,,tranziens'' jelenségek leírására. E mögött az a feltevés rejlik, hogy a tranziens jelenségek zömében az időben exponenciálisan áll be az egyensúly, vagyis ha a jellemző paraméter az ellenállás, akkor az egyensúlyi értéktől való eltérése a időpillanatban: ahol az időállandó, ennyi idő alatt csökken az egyensúlyi helyzettől való kezdeti eltérés az -ed részére (azaz kb. -ára). Ez a definíció mindjárt egyszerű módszert is ad mérésére. A (2) formulára tekintve látható (5. ábra), hogy mennyire helytelen az olyan mérés, ahol azt az időt mérik, amikor lesz. Gyakorlatilag ez kb. idő alatt következik be, de mivel itt már egészen kis változásokról van szó, ezért nagyon nehéz annak a megállapítása, hogy a -nak vagy a -nak megfelelő időpontban történt-e a leolvasás. Bár az előzőekben főleg bíráló megjegyzősek hangzottak el, ezek inkább csak arra szolgálnak, hogy a pályázat további fordulóin az eddigi magas színvonal még magasabbra emelkedjék.
A félvezetős kísérleti pályázat pontversenyének állása az első forduló után
Albert Péter, Kárász Oszkár (Pécs, Zipernovszki T.) 10 pont; Besnyő János, Rideg József, Dezső Gábor (Veszprém, Lovassy L. gimn.) 8; Prőhle Sarolta, Hofhauser Károly, Mersich Károly (Sopron, Széchenyi I. G.) 7; Fridler Ferenc, Mészöly Gábor (Veszprém, Lovassy L. G.) 7; Gatter János, Csellev János (Győr, Révai M. G.) 6; Mészáros Géza, Küronya Miklós (Nagykanizsa, Landler G.) 5; Kovács István, Link Márta, Tóth Zoltán (Szeged, JATE Ságvári E. G.) 5; Szabó Sándor (Kecskemét, Katona J. G. ) 5; Pongrácz Ferenc (Hódmezővásárhely, Bethlen G. G.) 5; Kocsis György (Bp., Fazekas M. G.) 5; Baldauf Lajos, Sörlei József (Nagykanizsa, Landler J. G.) 4; Ács Zoltán, Nyíri Lajos (Nagykanizsa, Landler J. G.) 4; Dombi Gábor, Ormos Pál (Szeged, Radnóti M. G.) 4; Varga József, Pál Zoltán (Dunaújváros, dr. Münnich F. G.) 4; Fodor Zsolt (Eger, Gárdonyi G. G.) 3; Bugovics Gyula, Kéthelyi József, Németh Károly (Bp., ELTE Radnóti M. G.) 3; Váli László (Bp., István G.) 3; Jesch Aladár, Szabó Gábor (Nagykanizsa, Landler J. G.) 3; Gács Lajos, Hincs Sándor (Bp., Landler J. T.) 3; Bertényi Éva (Komarov G.) és Bertényi Judit (Pécs, Vegyi Gépip. T.) 3; Veres János (Eger, Gárdonyi G. G.) 3; Nagy László, Gilicz András (Nagykanizsa, Landler J. G.) 2; Bátki József, Vízvári József, Lantsák József, Horváth Zsuzsanna, Szabó Balázs (Nagykanizsa, Mező F. G.) 2; Vajna László (Bp., Piarista G.) 2; Kele S., Rozina J., Csatár J. (Nagykanizsa, Landler J. G.) 1; Gyimesi Miklós, Vértes László (Bp., Landler J. T.) 1; Gál Péter, Torma Tibor (Bp., Fazekas M. G.) 1. |