December 05 2016 16:39:16
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
определение удельного сопротивления
Электричество и магнетизм Методические указания

Методика эксперимента

Для определения удельного сопротивления собирают электрическую цепь, схематично показанную на рис.2, где между точками а и с включена проволочка исследуемого материала.

Рис.2

Измеряя силу тока в цепи и напряжение на участке '' ab '' длиной l (при замкнутом положении ключа К), можно рассчитать, в соответствии с законом Ома, сопротивление этого участка цепи по формуле:

     R=img030,                                                    (12)

где Uv и Ia – показания вольтметра и амперметра соответственно, а Rv – внутреннее сопротивление вольтметра. Если ток через вольтметр, равный Iv = img031, много меньше тока Ia, то для расчета сопротивления можно воспользоваться приближенной формулой:

R=img032.                                                        (13)

Измеряя диаметр d проволочки, можно рассчитать площадь ее поперечного сечения:

S=img033.                                                        (14)

Из соотношений (9), (13) и (14) для удельного сопротивления окончательно получаем расчетную формулу:

img034.                                                   (15)

Для оценки погрешности σρ в определении удельного сопротивления, в соответствии с соотношением (15), можно воспользоваться формулой:

img035                            (16)

Погрешность σρ, как видно из формулы (16), будет минимальна при максимальной длине l и как можно большем токе Ia.

Для экспериментальной проверки закона Ома для участка цепи, не изменяя напряжение источника U, измеряют силу тока Ia и напряжение Uv на исследуемом участке '' ab '' цепи. Результаты измерений представляют графически в виде зависимости Uv = Uv(Ia). Если экспериментальные точки в пределах точности измерений ложатся на прямую (рис.3), то это может являться экспериментальным подтверждением закона Ома в интегральной форме.

Рис.3

        Для проверки формулы (9), отражающей зависимость сопротивления проволоки от ее длины, измеряют сопротивление R при разных длинах l проволоки. Результаты измерений представляют графически в виде зависимости R= R(l). Поскольку проволока однородна (ρ= const) и имеет одинаковую толщину (S = const), то экспериментальные точки должны находиться на прямой, не проходящей через начало координат (рис.4).

Рис.4

Для определения напряженности электрического поля в проводнике измеряют, падение напряжения U на участках проводника при разных длинах l проволоки. Результаты измерений представляют в виде зависимости U = U(l). Если поле E в проводнике однородно, график зависимости U(l) будет представлять собой прямую линию (рис.5), угловой коэффициент которой равен напряженности электрического поля в проводнике.

Рис.5

Порядок измерений. Обработка результатов измерений

  1. Измерьте микрометром или штангенциркулем диаметр проволоки по всей ее длине в 5-7 точках. Найдите среднее значение диаметра img036и оцените погрешность σd.

  2. Соберите электрическую цепь по схеме рис.2. Установите максимальную длину проволоки. Измерьте силу тока Ia при 8-10 значениях U. Результаты занесите в табл.1.

Таблица 1

Uv,B









Ia,A










Затем постройте график зависимости U=U(I), из которого определите сопротивление проводника
img037. По формуле (15) рассчитайте удельное сопротивление img038. Оцените погрешность σρ.

  1. Экспериментально проверьте зависимость сопротивления R проволоки от ее длины l. Для этого при 5-7 значениях длины l запишите в табл.2 показания Uv вольтметра и Ia амперметра. Вычислите значения Ri=(Uvi / Iai) (i=1,2,3,….,7). Постройте график зависимости R=R(l).

Таблица 2

                     l,м






U,B






I,A






R,Oм






Установите максимальное значение силы тока Ia, протекающего по проводнику. Найдите плотность тока j=I/S, измерьте падение напряжения Ul при 5-7 разных значениях длины l проволоки. Результаты занесите в табл.3.

Таблица 3

l,м








Ul,B








Затем постройте график зависимости U=U(l) и определите напряженность электрического поля img039 в проводнике. Оцените погрешность σE. Рассчитайте удельное сопротивление проволоки исходя из закона Ома в дифференциальной форме: img040. Оцените погрешность σρ и запишите окончательный результат ρimg041σρ.

5. Нихром представляет собой сплав (67,5%-Ni, 15%-Cr%, 16%-Fe, 1,5%-Mn), молярная масса которого М=0,058 кг/моль, плотность δ=8,4·103 кг/м3. По формулам (1) и (2) оцените концентрацию n и скорость υ упорядоченного движения электронов при протекании тока по нихромовову проводнику. Сравните скорость υ со средней скоростью теплового движения электронов при данной температуре Т:                                                                                       img042, где k=1,38·10-23 Дж/кг – постоянная Больцмана, m=9,1·10-31 кг – масса электрона. Какие выводы можно сделать из такого сравнения?

Контрольные вопросы

  1. Что называется электрическим током?

  2. Дайте определение силы и плотности тока.

  3. Сформулируйте закон Ома в интегральной и дифференциальной формах.

  4. Что называется удельным сопротивлением проводника? От чего зависит удельное сопротивление?

  5. Выведите формулу (12).

  6. При каких упрощающих предположениях получена формула (15)?

  7. Получите формулу (16) для оценки погрешности σρ.

  8. Какое электрическое поле называют однородным? Укажите связь между напряженностью электрического поля и падением напряжения на участке проводника.

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: 0.04 секунд 4,195,211 уникальных посетителей