December 10 2016 05:01:20
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Продажа проволоки нихром х20н80 со склада.
Изучение закона Ома и определение удельного сопротивления нихромовой проволоки
Электричество и магнетизм Методические указания

Цель работы – проверка закона Ома в дифференциальной и интегральной формах. Оценка скорости упорядоченного движения и концентрации свободных электронов в металле, определение удельного сопротивления нихромовой проволоки, исследование зависимости сопротивления проводника от его длины.

Приборы и принадлежности: лабораторная установка и микрометр.

Экспериментально было установлено, что носителями тока в металлах являются свободно перемещающиеся по металлу электроны. Согласно классическим представлениям электрическое сопротивление металлов обусловлено соударениями свободных электронов с ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки металла.

Если предположить, что у каждого атома освободится по одному электрону, то концентрация n свободных электронов будет равна количеству атомов в единице объема:

n=img013                                                          (1)

где δ – плотность металла; М – молярная масса; NA = 6,02·1023 моль-1 – число Авогадро. При упорядоченном движении электронов со скоростью υ через единичную площадку, перпендикулярную току, в единицу времени переносится электрический заряд, величина которого равна модулю вектора плотности тока img014:

j=enυ,                                                                (2)

где e = 1,6·10-19Кл – абсолютное значение заряда электрона (элементарный заряд).

Одним из главных способов возбуждения электрического тока в телах является создание и поддержание в них электрического поля, которое в дальнейшем будем считать однородным (img015= const). Как показывает опыт, для многих тел (например, металлов) в широких пределах плотность электрического тока img016пропорциональна напряженности электрического поля img017:

img018=σimg019=img020,                                                       (3)

где σ – удельная проводимость; ρ – удельное сопротивление материала – величины постоянные для данного материала и зависящие от физического состояния тела (температуры, давления и т.п.). Они определяют способность тела проводить электрический ток. Формула (3) представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

Рассмотрим случай, когда электрические токи текут вдоль тонких проводов (проволок) (рис.1).

Рис.1

Направление тока (упорядоченное движение положительных зарядов) будет совпадать с направлением оси провода и плотность тока j может считаться одинаковой во всех точках поперечного сечения провода. Через поперечное сечение провода площади S в единицу времени проходит количество электричества (электрический заряд) Δq

I = img021= j S,                                                       (4)

называемое силой тока или просто током. Если по проводнику течет ток, то в силу закона сохранения электрического заряда, сила тока I не изменяется со временем. В дальнейшем будем считать, что электрический ток в проводнике возбуждается только силами однородного электрического поля.

Воспользуемся законом Ома в дифференциальной форме (3) и запишем для напряженности электрического поля выражение

E =ρj=ρimg022 .                                                        (5)

Умножим это соотношение на элемент длины провода dl и проинтегрируем полученное выражение по участку проводника ab (рис.1):

img023Iimg024.                                                (6)

Величина I выносится из-под знака интеграла, т.к. сила тока I одинакова во всем проводнике.

Левая часть формулы (6) есть не что иное, как разность потенциалов (напряжение U на участке ab) φа - φb = U (рис.1):

U=φа-φb = img025.                                             (7)

Интеграл в правой части формулы (6), определяемый как

                                         R=img026                                                        (8)

есть величина, характеризующая данный участок проводника, по которому течет электрический ток. Эта величина R называется электрическим сопротивлением или просто сопротивлением участка проводника. Если проводник изготовлен из однородного материала постоянного поперечного сечения, то из (8) получается известная формула:

                                               R=ρimg027.                                                       (9)

Таким образом, из (6) – (8) вытекает закон Ома для участка цепи в интегральной форме:

I=img028.                                                        (10)

Напряженность однородного электрического поля E, как видно из (7), связана с напряжением U на участке проводника длиной l соотношением:

E=img029.                                                       (11)

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.13 секунд 4,204,186 уникальных посетителей