ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА.

Реклама
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРОВОДНИКА.
Электрический ток есть упорядоченное движение зарядов.
Эти заряды в учениях о токах называются носителями тока. В
металлах и полупроводниках носителями тока являются электроны,
в электролитах и ионизованных газах – положительные и
отрицательные ионы.
Одним из главных способов возбуждения электрического тока
в телах является создание и поддержание в них электрического поля.
Как показывает опыт, для многих тел (например, металлов) в
широких
пределах
плотность
электрического
тока
j
пропорциональна напряженности электрического поля Е. Это –
один из важнейших, хотя и не фундаментальных, законов
электродинамики. Он называется законом Ома (1787-1854).
Математически закон Ома выражается формулой:
j  E
(1)
где λ
- постоянная для данного материала величина,
называемая
его
удельной
проводимостью
или
электропроводностью. Она зависит от физического состояния тела
(температуры, давления и пр.).
Строго говоря, закон Ома справедлив лишь для физически
однородных тел. Величина, обратная электропроводности,
называется удельным сопротивлением материала:

1

(2)
Рассмотрим случай, когда электрические токи текут вдоль
тонких проводов (проволок). Направление тока будет совпадать с
направлением оси провода. Через поперечное сечение S провода в
единицу времени проходит количества электричества
I  jS
(3)
называемое силой тока и просто током. Если ток постоянен,
то из-за сохранения заряда величина I будет одна и та же вдоль
всего провода.
Пусть 1 и  2 – потенциалы концов 1 и 2 провода длиной l
1  2  IR
R
l
S
(4)
(5)
Величина,
определяемая
формулой
(5),
называется
электрическим сопротивлением или просто сопротивлением
провода. Формула (4) выражает закон Ома для участка цепи в
интегральной форме, в отличие о формулы (1) выражающей этот же
закон в дифференциальной форме.
Сопротивление проводника можно измерить двумя способами:
1. Измерение сопротивления по методу с точным
измерением тока (основным измерительным прибором
является амперметр).
2. Измерение сопротивления с точным измерением
напряжения.
При измерении по первому методу используется схема №1, по
второму схема №2.
При работе с данной схемой
воспользуемся следующими
формулами:
R  R0  RA
U
R0 
I
Где R0 - общее сопротивление,
RA - внутреннее сопротивление
амперметра, U – показания
вольтметра, I – показания
амперметра.
Рассмотрим теперь схему 2:
1
1
1


R R0 RV
U
R0 
I
Где R0 - общее сопротивление,
RV - внутреннее сопротивление
амперметра, U – показания
вольтметра, I – показания амперметра.
Точность расчетов по этим схемам определяется точностью
амперметра и вольтметра.
Теперь если мы в качестве сопротивления возьмем проводник
длинной l , поперечным сечением S, то, зная R, сможем
определить удельное сопротивление:
R
S
l
Выполнение работы.
(6)
Измерение удельного сопротивления по методу с точным
измерением тока.
1. Включить прибор с помощью переключателя «сеть»
2. Установить режим точного измерения тока
3. Передвижной кронштейн установить на 0.7 длины
резисторного провода по отношению к основанию.
4. При помощи потенциомера установить такое значение тока,
что бы вольтметр показывал 2 3 измерительного диапазона.
5. Снять показания вольтметра и амперметра.
6. Определить длину измеряемого провода при помощи
шкалы прибора.
7. Подобные измерения произвести 5-7 раз, данные занести в
таблицу 1.
n\n
I ( A)
U (B )
l (см )
S ( мм )
2
R0 
U
I
R (Ом )

Таблица1
  
1.
2.
.
.
7.
8. По формуле R 
U
 RA  R0  RA определить R; RA  0.15Ом I
сопротивление амперметра.
9. По формуле (6) определить удельное сопротивление
исследуемого проводника. Диаметр проводника d=0.36 мм.
10.Рассчитать погрешность измерений.
Измерение удельного сопротивления по методу с точным
определением напряжения.
1. Включить прибор с помощью переключателя «сеть»
2. Установить режим точного измерения напряжения.
3. Согласно пунктам 3-7 первой части провести измерения,
данные занести в таблицу 2
n\n
I ( A)
U (B )
l (см )
S ( мм )
2
R0 
U
I
R (Ом )

Таблица 2
  
1.
2.
.
.
7.
4. Пользуясь формулой
1
1
1 U 1


 
, определите R;
R R0 RV
I RV
RV =2500 Ом – внутренне сопротивление проводника.
5. Рассчитать погрешность измерений.
Контрольные вопросы:
1. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах.
2. Сопротивление, удельное сопротивление, зависимость
удельного сопротивления от темературы.
3. Вывод рабочих формул.
Литература:
1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество. М.,
1977
2. Фриц С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. Т.2. М., 1962
Скачать