2015-10-16
4514
Приборы и принадлежности, используемые в работе:
1.Амперметр.
2.Вольтметр.
3.Источник тока.
4.Проводник металлический R.
5.Реостат R1.
6.Соединительные провода.
Цель работы:
Научиться опытным путем определять величину удельного сопротивления проводника.
1.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.
Когда по металлическому проводнику, являющемуся участком замкнутой цепи, протекает ток, то между силой тока I в проводнике и напряжениях на его зажимах U существует прямо пропорциональная зависимость, выражаемая законом Ома, который гласит, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению:
(1)
Величина R, называется электрическим сопротивлением или просто сопротивлением проводника. Аналогично тому, как трение в механике создает противодействие движению тела и приводит к превращению механической энергии во внутреннюю энергию тела, сопротивление проводника характеризует противодействие току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц.
|
|
|
Сопротивление участка цепи измеряется напряжением на этом участке, необходимым для получения в нем тока, равного единице.
(2)
В СИ за единицу сопротивления принимается Ом. Омом называется сопротивление такого проводника, по которому течет ток в 1 А при напряжении на его концах в 1 В. Сопротивление проводника зависит от материала проводника, т. е. строения его кристаллической решетки, а также его формы и размеров. Для однородного цилиндрического проводника (проволоки) длиной 
и площадью поперечного сечения S сопротивление определяется по формуле:
(3)
Величина 
, характеризующая зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он сделан, и от внешних условий, называется удельным сопротивлением вещества.
Единицей удельного сопротивления в СИ является 1 Ом м.
Из формул (2) и (3) можно получить рабочую формулу для определения величины опытным путем:
(4)
Так как проводник имеет цилиндрическую форму, то площадь его сечения определяется по формуле 
, где d - диаметр поволоки.
Тогда окончательная рабочая формула примет вид:
(5)
2. ХОД РАБОТЫ.
1. Собрать цепь по следующей схеме:
2. Измерьте амперметром 5 значений силы тока, текущего через исследуемое сопротивление R и вольтметром напряжение на его зажимах.
3. Изменяя реостатом сопротивление R1, силу тока и напряжение, получите еще 6 значений тока и напряжения.
4. Вычислите по формуле (5) удельное сопротивление для каждой пары значений силы тока и напряжения.
5. Определить вещество из которого сделан проводник (см. приложение).[10]
|
|
|
6. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
7. Сделать вывод о проделанной работе.[11]
В таблице Дел - число делений, на которое отклонилась стрелка амперметра или вольтметра при очередном измерении.
В следующую колонку после Дел записывается сила тока или напряжение в цепи, которые вычисляются по формуле:
(цена деления);
U = nV × (цена деления).
ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ [12]
Цена одного деления амперметра=…
Цена одного деления вольтметра=…
| №№ пп | Длина проводника | Диаметр проводника | Сила тока | Напряжение | Удельное сопротивление | Относительная погрешность | ||||||
| L | D | Дел | I | Дел | 
|
| ср
| 
| ср
| 
| ||
| м | м | А | В | Ом× м | % | |||||||
Приложение: Удельное сопротивление
| Вещество | r, Ом × м | Вещество | r, Ом × м |
| Алюминий | 2,7 × 10-8 | Олово | 1,13 × 10-7 |
| Вольфрам | 5,3 × 10-8 | Осмий | 9,5 × 10-8 |
| Железо | 9,9 × 10-8 | Платина | 1,05 × 10-7 |
| Золото | 2,2 × 10-8 | Реотан | 4,5 × 10-7 |
| Константин | 4,7 × 10-7 | Ртуть | 9,54 × 10-7 |
| Латунь | 6,3 × 10-8 | Свинец | 2,07 × 10-7 |
| Манганин | 3,9 × 10-7 | Серебро | 1,58× 10-8 |
| Медь | 1,68 × 10-8 | Уголь | (4,0 ¸5,0) × 10-5 |
| Никелин | 4,2 × 10-7 | Фехраль | 1,1 × 10-6 |
| Никель | 7,3 × 10-8 | Цинк | 5,95 × 10-8 |
| Нихром | 1,05 × 10-6 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ.
1.Как записывают и формулируют закон Ома для однородного участка цепи постоянного тока?
2. Установите в СИ единицы сопротивления и проводимости и сформулируйте определения этих единиц
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРОГО УРОВНЯ.
3. От чего зависит сопротивление проводника (формула зависимости).
4. Что называется удельным сопротивлением? Каков физический смысл этой величины.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.
5. Как опытным путем определить величину удельного сопротивления проводника?
