Теория метода измерений и описание установки. В настоящей работе определение коэффициентов переноса электронного газа в металлах, осуществляется путем применения закона Видемана- Франца (18)

В настоящей работе определение коэффициентов переноса электронного газа в металлах, осуществляется путем применения закона Видемана- Франца (18), по которому возможно найти коэффициент теплопроводности , если будет известно его удельное сопротивление . Здесь, можно определить и по (19) и (20), при известных и .

Удельную теплоемкость электронного газа в металлах при постоянном объеме можно принять равной

(21)

где – универсальная газовая постоянная, равная : – молярная масса электронного газа, равная здесь – масса электрона, равная ; – число Авогадро, равное . Тогда .

Плотность электронного газа в металле принять равной:

Прибор FPM-01 предназначен для определения удельного сопротивления резистивного провода из хромоникеля с точным замером тока и напряжения.

1.Измерение активного сопротивления по техническому методу

с точным измерением тока осуществляется по схеме . Показания вольтметра будут равны сумме падений напряжений на миллиамперметре и измеряемом сопротивлении : отсюда

(22)

где – внутреннее сопротивление миллиамперметра : – показания вольтметра, –сила тока, который показывает миллиамперметр .

Удельное сопротивление резистивного провода (металла)

определяется из формулы электрического сопротивления:

, отсюда (23)

где – сечение провода (диаметр которого равен ); l- длина резистивного провода.

Общий вид FPM-01 представлен на . К основанию 1 прикреплена колонка 2 с нанесенной шкалой 3. На колонке монтированы два неподвижных кронштейна 4, один подвижный – 5, который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любом положении. Между неподвижными кронштейнами натянут провод 6, который прикреплен к кубику 7.

Нижний, верхний и центральный подвижный контакты провода подведены к измерительной части прибора 8. Виды лицевой и задней панели измерительного блока FPM-01 представлены на рис. 3.

Прибор должен быть заземлен!

Порядок выполнения работы

1.Включить питание прибора FPM-01 в сеть нажать

клавишу № 1 (сеть)

2. Передвинуть подвижный кронштейн 5 на 0,7 длины провода

по отношению к основанию .

3. Нажать переключатель № 3, отжать № 2.

4. При помощи регулятора тока а) установить

такое значение тока, чтобы вольтметр показывал 2/3 измерительного диапазона.

5. Показания вольтметра и амперметра записать в таблицу.

6. Используя формулы (22) и (23) вычислить удельное

сопротивление и занести в таблицу.

7. Повторить пп. 4,5 три раза.

8. Вычислить по формуле (18) , – по формуле (19) и по

формуле (20) и занести в таблицу.

9. Произвести на основании измерений рабочей погрешности измерения удельного сопротивления резистивного провода по формуле:

где – эталонное удельное сопротивление изучаемого провода,

равное результаты занести в таблицу.

10. Найти погрешности коэффициентов переноса и занести в

таблицу.

№ п/п

Длина провода

Показания

ср

11. Окончательный результат измерений записать в следующем виде:

Контрольные вопросы

1. Рассказать суть молекулярно-кинетической теории и написать ее основное уравнение.

2. В чем сущность явлений переноса и каковы условия их возникновения?

3. Написать уравнение теплопроводности.

4. Физический смысл коэффициентов переноса.

5. Как связаны друг с другом коэффициенты явлений переноса?

6. От каких физических величин зависит коэффициент

теплопроводности согласно молекулярно- кинетической теории газа?

7. Как можно определить коэффициенты переноса для электронного газа по известному удельному сопротивлению металлов?

Лабораторная работа 5