Лабораторная работа №9.
Цель работы: определить удельное сопротивление и материал, из которого выполнен данный проводник.
Теория. Все металлы имеют кристаллическое строение. При кристаллизации атомы металла отдают в «общее пользование» валентные электроны, которые становятся свободными, принадлежат всему образцу. В отсутствии электрического поля свободные электроны движутся хаотически подобно молекулам идеального газа. Поэтому совокупность свободных электронов металла называют «электронным газом». Отрицательный заряд электронного газа как бы цементирует положительно заряженные ионы в узлах решетки.
При подаче напряжения на концы проводника свободные электроны движутся в определенном направлении, но взаимодействие с ионами решетки обуславливает наличие сопротивления проводника проходящему току.
Это взаимодействие, а значит, и сопротивление связано со строением проводника, его длиной l и площадью сечения S:
,
где ρ – удельное сопротивление проводника, определяется строением вещества
|
|
.
Площадь сечения прямого проводника определяется как площадь круга:
.
По закону Ома для участка цепи определяем сопротивление по
показаниям амперметра и вольтметра:
.
Рабочая формула для вычисления удельного сопротивления проводника реохорда:
.
Оборудование:
источник тока, амперметр, вольтметр, реохорд, соединительные провода, ключ, штангенциркуль.
Порядок выполнения работы:
1. Составить цепь по схеме 1.
2. Включать цепь только после проверки преподавателем.
3. Измерить штангенциркулем диаметр проводника реохорда.
4.Замкнуть цепь. Записать величину тока и напряжения.
5.Вычислить сопротивление реохорда.
6.Опыт повторить три раза.
7.Результаты всех вычислений и измерений запишите в таблицу.
№ опыта | Длина проводника, l, м | Диаметр проводника, d, | Сила тока, I, А | Напряжение, U, В | Удельное сопротивление, Ρ опытное | Среднее значение Удельного сопротивления, ρср, Ом∙мм2/м | Абсолютная погрешность, Δρ,Ом∙мм2/м | Относительная погрешность, ε, % |
1. | ||||||||
2. | ||||||||
3. |
8.Вычислить среднее значение
9.Вычислить абсолютные погрешности измерения:
, , Δρ3 =I ρср, -ρ3I,
10.Вычислить относительную погрешность
*100%.
11.По таблице найти значение удельного сопротивления металла, близкое к вычисленному значению.
12.Сделать вывод, из какого металла выполнен проводник.
Контрольные вопросы.
1.С какой целью на стыках рельсов электрифицированных железных дорог делают толстые перемычки из медного провода?
|
|
2.Почему для нагревательных элементов применяют проводники с большим удельным сопротивлением, а проводящих проводов – с малым? 3.Какой проводник представляет большее сопротивление для постоянного тока – медный сплошной стержень или медная трубка, имеющая внешний диаметр, равный диаметру стержня? Длина обоих проводников одинакова.