Описание лабораторной установки и вывод

Расчетных формул

В качестве проводника используется вольфрамовая нить электрической лампочки накаливания. Изменение температуры нити, а следовательно, и ее сопротивления, достигается пропусканием тока по нити от лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа), включенного в сеть переменного тока. Изменяя на выходных зажимах ЛАТРа напряжение, контролируемое вольтметром V, по нити лампочки пропускают различный по величине ток, который измеряется амперметром А (рис.2.1).

Согласно закону Ома, сопротивление нити лампы

.                                       (2.3)

 

Рис. 2.1.

 

Подставляя в формулу (2.3) значение R из соотношения (2.2), получим уравнение

.

Отсюда найдем расчетную формулу для температуры нити лампы:

.                                    (2.4)

Не менее важной физической величиной является скорость направленного движения электронов < u >, значение которой можно определить по формуле (2.1):

.                                   (2.5)

Концентрацию носителей тока вычисляют по концентрации атомов, воспользовавшись формулой

.                                       (2.6)

Общее число атомов выражается следующим образом:

,                                 (2.7)

тогда при подстановке выражения (2.7) в формулу (2.6) и учете того, что  (r =19300 кг/м³ – плотность вольфрама), получим

 

,                                   (2.8)

 

где N_А =6,02∙10²³ моль^–1 – постоянная Авогадро;

  М =0,183 кг/моль – молярная масса вольфрама.

Площадь сечения нити вольфрама S определим как площадь круга диаметром d =0,1 мм=10^-4м.

.

Тогда

.                            (2.9)

 

Здесь е =1,6∙10^–19 Кл – величина заряда электрона.

Среднюю скорость хаотического движения электронов можно найти по формуле

,                               (2.10)

 

где k =1,38∙10^–23 Дж/К – постоянная Больцмана;

m =9,1∙10^–31 кг – масса электрона.