10

Министерство общего и профессионального образования
Санкт - Петербургский Государственный Горный Институт
(Технический университет)
Отчет
по виртуальной лабораторной работе №10
Определение коэффициента термического расширения
(линейного) твердого тела.
Выполнил студент группы НГ-10-1:________ Мирошниченко М.А.
Проверил: ассистент
: ________Левин К.Л.
Санкт-Петербург
2011 год.
Цель работы - 1) определить температуру металлической проволоки
при протекании через нее электрического тока;
2) измерить удлинение проволоки при нагревании;
3) определить показатель коэффициента термического
расширения.
Краткое теоретическое содержание
Практически все физические параметры изменяются при изменении
температуры тела. В данной работе экспериментально определяется
коэффициент термического расширения твердого тела (металлической
проволоки).
Связь между температурой тела и изменением его объема задается
формулой:
V  V0     t
[1]
где  - коэффициент объемного расширения, Vo - объем при начальной
температуре,
t - изменение температуры.
Для линейного расширения тела формула [1] приводится к виду:
 L  L0 

3
  t  L0     t
[2]
где  - коэффициент линейного расширения, Lo - начальная длина тела,
Lo = 1 м.
Зависимость сопротивления металла от температуры имеет вид,
аналогичный формуле [1]:
R  R0 1     t 
[3]
Поскольку нагрев проволоки производится протекающим через нее
электрическим током, зная падение напряжения на сопротивлении и силу
тока, можно вычислить сопротивление проволоки:
R
U
I
[4]
Силу тока определяем по падению напряжения на эталонном
сопротивлении, термическим коэффициентом сопротивления которого
можно пренебречь.
Схема установки
1. Трубка, уменьшающая тепловые при нагревании
2. Исследуемая проволока
4. Груз, поддерживающий проволоку в натянутом состоянии
5. Микрометрический индикатор, показывающий удлинение проволоки
8. Регулируемый блок питания
9,10. Цифровые вольтметры
12. Пульт "Нагрев"
Расчетные формулы
I
U эт
Rэт

1  Rпр.t
 
 1
  R0

3
3
  4,3  10 град
U пр U пр
Rпр 

 Rэт
I
U эт
t  20 
Таблица для записи результатов измерений
Rэт
U пр
U эт
L мкм t, С
I, A
30,000
0,006
1,930
0,000
19,769
30,000
0,003
1,196
0,000
19,997
10,000
0,450
4,540
18,000
20,489
10,000
0,910
9,080
74,000
21,009
10,000
1,400
13,540 167,000
21,594
10,000
1,920
18,070 305,000
22,110
10,000
2,490
22,500 492,000
22,693
10,000
3,140
26,850 739,000
23,198
10,000
3,880
31,110 1057,000
23,743
10,000
4,740
35,250 1465,000
24,300
10,000
5,770
39,220 2246,000
25,245
10,000
7,010
42,480 3980,000
26,439
R пр
0,030
0,030
0,450
0,910
1,360
1,810
2,250
2,690
3,130
3,530
3,920
4,350
0,200
0,100
1,000
1,000
1,029
1,061
1,107
1,167
1,240
1,343
1,472
1,611
Примеры расчета результатов эксперимента
U пр1
0.006
 0.2 Ом
0.2
I1
1
0.2
t1  20 
(
 1)  19.769
3
30
4.3 *10
Rпр 

Расчет погрешности результатов измерения
t 
Rпр,t
  R0

Rпр  R0

0,097
0,2  0,097

 1,94 o C
3
0,001
4.3  10  30
R0
(L) L0 t
0,0005 0,0005
1,94
   (

 ) 16,7(


) 1,739
L
L0
t
0,197
1
19,793
2
Окончательные результаты
  16,700  1,739
Вывод: в данном опыте я определил температуру металлической
проволоки при протекании через нее электрического тока, измерил
удлинение проволоки при нагревании, определил показатель коэффициента
термического расширения.