Прилади не можна розбирати та розгвинчувати. 4 страница

Лабораторна робота № 4

Тема

Визначення питомого опору провідника

2 Мета і завдання

2.1 Ознайомитися з одним із методів визначення питомого опору провідників.

2.2 Навчитися складати електричні схеми та користуватися амперметром і вольтметром.

3 Інформаційне забезпечення

3.1 Л. С. Жданов, Г. Л. Жданов. Фізика (§§ 16.6 – 16.9).

4 Технічне забезпечення

4.1 Реостат; амперметр; вольтметр; джерело живлення; вимикач; мікрометр або штангенциркуль; вимірювальна лінійка; з’єднувальні провідники.

Не починати виконувати роботу, якщо в інструкції що-небудь залишилось незрозумілим.

Дуже обережно поводитися з приладами, запобігати їх падінню.

При монтуванні електричної схеми забороняється користуватися провідниками з пошкодженою ізоляцією та з відсутніми клемами.

При з’єднанні амперметру і вольтметру звернути увагу на полярність підключення до джерела струму.

Вмикати коло можна тільки після обов'язкової перевірки монтажу викладачем.

Забороняється під час експерименту торкатись до оголених частин електричного кола, особливо до металевих частин реостатів.

При надмірному нагріванні окремих частин електричного кола або при появі запаху чи диму негайно вимкнути джерело струму та доповісти викладачеві.

5 Теоретичні відомості

Опір електричному струму - це фізична властивість усіх матеріалів, що залежить від природи тої чи іншої речовини. Ця властивість характеризується фізичною величиною, яка називається питомим опором r_е. Враховуючи, що діелектрики практично не проводять електричного струму, цю величину застосовують для характеристики електропровідних властивостей провідникових матеріалів.

Питомим опором називають величину, яка чисельно дорівнює опору провідника завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 1 м². Тоді опір R того чи іншого провідника при незмінній температурі прямо пропорційний довжині провідника l і обернено пропорційний площі поперечного перерізу А: (1), звідки питомий опір: (2).

Опір провідника можна визначити за законом Ома для ділянки кола: (3), де

U - напруга на дослідному зразку; I - сила струму, що йде через зразок.

Площу поперечного перерізу провідника циліндричної форми можна знайти за формулою: (4). Оскільки в роботі дослідним зразком являється реостат R1, довжину його високоомного дроту l, включеного в електричне коло, тобто довжину дроту від клеми К₁ до повзунка П (робоча зона, див. рисунок 4.1), можна визначити помноживши довжину одного витка l₁ на їх кількість N в робочій зоні реостату: (5).

Довжина одного витка: (6), де D - діаметр реостата (витка), який визначається за допомогою штангенциркуля.

Кількість витків N можна обчислити наступним чином. Визначити за допомогою штангенциркуля діаметр d проводу реостата і довжину робочої зони L. Потім, поділивши довжину робочої зони на діаметр проводу, одержимо кількість витків: (7).

З урахуванням вище наведеного, розрахункова формула (2) набуває вигляду:

(8).

Виконання роботи

6.1 Проведення досліду

6.1.1 За допомогою наданого штангенциркуля або мікрометра виміряти діаметр дроту d і діаметр витка D реостата R1.

6.1.2 Скласти електричне коло за схемою (див. рисунок 4.1), слідкуючи за полярністю підключення амперметра P2 і вольтметра P1 відносно джерела струму Е1.

6.1.3 Встановити повзунок реостата R1 на максимальне значення опору і надати складену схему на перевірку викладачу.

6.1.4 Увімкнути джерело Е1 і замкнути вимикач S1.

6.1.5 Змінюючи положення повзунка реостата R1, обрати три значення сили струму, не більших 1 А (щоб запобігти перевантаженню джерела струму).

6.1.6 У кожному з положень повзунка реостата R1 виміряти довжину L робочої зони реостата, ввімкненого в коло.

6.1.7 У кожному з положень повзунка реостата R1 виміряти за наданими амперметром P2 і вольтметром P1 значення сили струму I і напруги U.

6.1.8 Всі отримані дані занести до таблиці 1.

6.2 Опрацювання результатів досліду

6.2.1 За даними таблиці 1 розрахувати питомий опір високоомного провідника згідно формули (8).

6.2.2 Розрахувати середнє значення питомого опору r_{е сер}, абсолютні Dr_е і відносну d похибки.

6.2.3 Порівняти знайдене середнє значення питомого опору r_{е сер} зі значенням питомого опору r_{е д}, взятим з довідника, і обчислити відносну похибку d_д:

.

6.2.4 Всі результати обчислень занести до таблиці 1 і зробити висновок.

Таблиця 1. Результати досліду

№ досліду	d´10 , м	D, м	L, м	I, А	U, В	rе´10 , Ом×м	Drе´10 , Ом×м	d, %	rе д´10 , Ом×м	dд, %
1
2
3
Сер.	Í	Í	Í	Í	Í			Í	Í	Í

6.2.5 Остаточний результат:r_е =

Висновок

Контрольні запитання

1. Розкрити фізичний зміст активного опору провідника.

2. Що називається питомим опором і в яких одиницях його вимірюють?

3. В чому полягає закон Ома для ділянки і для повного кола?

4. Як залежить опір провідника від температури?

8 Місце для розрахунків