Лабораторная работа №6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Цель работы: выяснить зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала.

Оборудование: источник тока, проволока с неизвестным удельным сопротивлением, амперметр, вольтметр, ползунковый реостат, ключ, соединительные провода.

 

Теоретическое обоснование. Важной характеристикой проводника является его сопротивление. Сопротивление металла обусловлено взаимодействием свободных зарядов с ионами кристаллической решетки металла.

Сопротивление проводника зависит от размеров, формы и материала проводника.

 

(1),

где R – сопротивление проводника, [Ом];

ℓ – длина цилиндрического проводника, [м];

S – площадь поперечного сечения проводника, [м²];

ρ - удельное сопротивление проводника, [Ом ∙ м].

Удельное сопротивление – это сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм².

Из формулы (1) можно выразить удельное сопротивление ρ:

(2)

Удельное сопротивление зависитот концентрации в проводнике свободных электронов и от расстояния между ионами кристаллической решетки, иначе говоря, от материала проводника.

Вопросы для самоконтроля по теории

1. Что называют удельным сопротивлением?

2. От чего зависит удельное сопротивление проводника?

3. Почему удельное сопротивление проводника зависит от рода материала?

Практическая работа.

1. Измерить диаметр d проволоки микрометром и найти площадь поперечного сечения проводника по формуле:  S = πd² / 4

2. Составить электрическую цепь согласно схеме:

 

 

3. Передвигая ползунок, ввести в цепь половину длины проволоки. Включить ток, измерить силу тока I_1, напряжение U₁ на концах проволоки.

4. Ввести в цепь, перемещая ползунок, всю исследуемую проволоку. Измерить ее длину, включить ток.

5. Измерить силу тока I₂, напряжение U₂ на концах проволоки.

6. Определить сопротивления проволоки:

                         R₁ = U₁/I₁; R₂ = U₂/I₂  

7. Определить удельные сопротивления проволоки по формулам:

                      ρ₁ = R₁S/ℓ₁; ρ ₂ = R₂S/ℓ₂  

8. Определить среднее значение удельного сопротивления проволоки:                      ρ _cp.= (ρ _{1 +} ρ ₂)/2

9. Сравнить полученный результат с табличными данными:

 

№ п/п	Диаметр d, м	Пло -щадь S, м2	Длина ℓ, м	Сила тока I,A	Напряжение U, В	Сопротивление R, Ом	Удельное сопротивление ρ, Ом∙ м	Табличное значение ρ т  Ом ∙ м
1
2

 

10. Сделайте вывод: что Вы измеряли и какой получен результат?

 

Контрольные вопросы .

1. Как зависит сопротивление проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала?

2. Зависит ли удельное сопротивление от температуры?

3. Часто один из контактов электрической вилки мощного электроприбора нагревается сильнее, чем второй. С чем это может быть связано?

4. Почему нагревательные элементы электроплиток, утюгов и т.д. изготавливают из металла, а не из полупроводниковых материалов?

5. В электрическом чайнике две спирали. В каком случае он закипит быстрее: при параллельном или последовательном соединении спиралей?

6. Почему электрические лампочки чаще «перегорают» в момент включения и очень редко в момент выключения?

7. Со временем нить электрической лампочки становится тоньше и сопротивление ее растет. Оказывает ли влияние этот процесс на световой потом, испускаемый лампой?

8. Если в момент включения мощной электроплитки в сеть в квартире горит лампочка, она начинает светиться тускло. Однако через некоторое время яркость лампочки восстанавливается. С чем это связано?

9. Ситуация, аналогичная рассмотренной в предыдущем вопросе, возникает и при включении холодильника. С чем это связано?

10. Удельное сопротивление фехраля 1,1∙10^-6 Ом∙м. Что это значит? Где можно использовать такой материал?

11. Определить сопротивление и длину мерной проволоки массой 89г, площадью поперечного сечения 0,1 мм².