Исследование зависимости сопротивления лампы накаливания

Исследование зависимости сопротивления лампы накаливания от температуры накала
Цель работы: исследовать экспериментально зависимость сопротивления нити накала
лампы от температуры накала.
Приборы и оборудование: источник электрической энергии, амперметр, вольтметр, лампа
накаливания с вольфрамовой нитью, ключ замыкания, реостат ползунковый, провода.
1 Теоретические сведения
В электрической цепи происходит ряд превращений энергии. При упорядоченном
движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу.
Работа электрического тока для участка однородной цепи вычисляется по формулам:
А = I U t = I2 R t = U2 t/R.
Согласно закону сохранения энергии работа электрического тока приводит к увеличению
внутренней энергии участка цепи. При этом проводник с током нагревается и отдает теплоту
окружающим телам.
Любой электрический прибор, лампочка, электродвигатель и т.д., рассчитан на
потребление определенной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень
важное значение имеет понятие мощности тока. Мощность электрического тока на участке цепи
равна отношению работы тока ко времени, за которое она совершается:
Р = А / t.
Мощность тока можно вычислить по любой из следующих формул:
Р = I U = I2 R = U2 / R.
На большинстве приборов указана потребляемая ими мощность.
2 Вопросы допуска:
2.1 Как определить сопротивление нити электрической лампы с помощью амперметра и
вольтметра?
2.2 В каких единицах измеряется электрическая мощность? Дать её определение.
2.3 Как определить мощность тока посредством амперметра и вольтметра?
2.4 Каков физический смысл напряжения на участке электрической цепи?
3 Ход работы:
Рисунок 7.1
3.1 Собрать цепь по схеме, изображенной на рисунке 7.1, соблюдая полярность приборов.
3.2 Замкнуть цепь и при помощи реостата установить наименьшее значение напряжения. Записать
показания амперметра и вольтметра.
3.3 Постепенно выводя реостат, записывать значения напряжения и силы тока. Поступать так, пока
не будет достигнуто то напряжение, на которое рассчитана лампа (номинальное напряжение).
3.4 Для каждого значения напряжения вычислить:
а) мощность, потребляемую лампой: Р = I U;
б) сопротивление нити накала по формуле: R = U/I;
в) температуру нити накала по формуле: t = (R-Ro)/R0, где
α = 0,004 1/град – температурный коэффициент сопротивления нити вольфрама.
Примечание: Определение Ro.
Разделив номинальное (максимально допустимое) значение напряжения на
соответствующий ток, находим максимальное значение сопротивления Rmax. Температуру нити
накала при номинальном напряжении принять равной t = 28000С.
Затем R0 определяем по формуле: R0 = Rmax/(1+α t)
3.5.Опыты проделать 6-7 раз.
3.6.Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.
№
Напряжение
Сила тока
Мощность
опыта
U, В
I, А
Р, Вт
Сопротивление
t,
R, Ом
0
С
3.7 Построить график зависимости сопротивления нити накала лампы от температуры накала.
4 Контрольные вопросы
4.1 Почему нельзя вынимать электрический кипятильник из воды, не отключив его
предварительно от сети?
4.2 Чем спираль стоваттной лампы отличается от спирали лампы двадцатипятиваттной? Что
произойдёт, если включить их в сеть, соединив последовательно?
4.3 Из-за испарения и распыления материала с поверхности нити накала лампы нить со временем
становится тоньше. Как это отражается на потребляемой мощности?
4.4 Почему спирали электронагревательных приборов делают из материала с большим удельным
сопротивлением?
4.5 Для освещения ёлки применили 20 шестивольтных лампочек, соединённых последовательно
и включенных в городскую сеть (220В). После того, как одна лампочка перегорела, остальные 19
лампочек снова соединили последовательно и включили в сеть. В каком случае в комнате было
светлее: когда горело 20 лампочек или когда горело 19?