7.Измерительные приборы вольтметр и амперметр15.

Лабораторная работа № 8.

Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры

Приборы и принадлежности, используемые в работе:

1. Пробирка с проволочным сопротивлением из исследуемого металла.

2. Термометр.

3. Мост постоянного тока.

4. Колба.

5. Электрическая плитка.

6. Миллиметровая бумага.

Цель работы:

Определить зависимость сопротивления металлов от температуры и построить график этой зависимости.

1. Теоретическое введение.

С повышением температуры электрическое сопротивление металлов и спаев увеличивается. Эта зависимость в широком интервале температур, начиная с самых низких и кончая самыми высокими, является довольно сложной. В области обычных температур зависимость сопротивления от температуры является линейной зависимостью

(1),

где - сопротивление при t⁰

- сопротивление при 0⁰ C

t⁰ – температура в градусах С

- температурный коэффициент сопротивления

Если не известно , то можно определить следующим образом:

;

;

;

(2),

где R₁ – сопротивление при t₁

где R₂ – сопротивление при t₂

Описание прибора и методика измерений.

В качестве исследуемого сопротивления используется медная проволока, намотанная в виде катушки и помещенная в стеклянную пробирку. Концы катушки выводятся из пробирки к клеммам крышки. В крышке имеется отверстие, в которое помещается термометр.

Измерения температуры производить термометром со шкалой до 100° С.

Схема моста Уитстона состоит из 4-х последовательно включенных сопротивлений , , ,r₄ образующих замкнутый четырехугольник АБСД. Каждое отдельное сопротивление называется плечом моста.

рис. 1

В одну из диагоналей моста включается источник тока, а в другую - гальванометр - Г.

Можно доказать, что при отсутствии тока в гальванометре = 0 величины сопротивлений отдельных плеч моста удовлетворяют соотношению:

Доказательство

I = 0, значит U_в = U_D, a U₁= U₃ ; U₂= U₄

U = IR

r₁I₁ = r₃I₃ 3 I₃ = I₄

r₂I₂ = r₄I₄ I₁ = I₂

Из соотношения видно, что мост Уитстона может быть использован для определения величины неизвестного сопротивления. Включая его в одно из плеч моста, например, вместо подобрать соотношения двух других плеч так, чтобы ток через гальванометр Г был равен нулю.

Выполнения равенства можно добиться, меняя величину любого из трех неизвестных сопротивлений, оставляя два других неизменными. Таков принцип действия всех мостов для измерения сопротивлений.

При выполнении работы сначала познакомиться с универсальным мостом. Исследуемое сопротивление R_x, является одним из плеч моста. Поворотом рукоятки декад, устанавливается нулевое положение стрелки гальванометра. (Сначала нажать кнопку «грубо», а потом «точно»). Отсчет сопротивления R_x производить в омах.

2. Ход работы.

1. Соберите схему по рис. 1 (Без проверки преподавателем или лаборантом схему не включать).

2. Определите начальную температуру (с помощью термометра) при комнатной температуре .

3. Включив колбонагреватель, увеличьте температуру на 20° и измерьте . Затем, продолжая нагревание, производите аналогичные измерения через 10° до температуры 100° С.

4. Построить график зависимости R = f (t°).

5. Определить  по формуле (2) для нескольких значений (не менее 3) и взять среднее значение.

6. Определить вещество из которого сделан проводник (см. приложение)¹⁶.

7. Определить абсолютную и относительную ошибки измерений.¹⁷ Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

8. Сделать вывод о проделанной работе.¹⁸

Таблица результатов измерений и вычислений

№ изм.	С			ср		ср	%

Приложение:

Температурные коэффициенты сопротивления.

Вещество	, К-1	Вещество	, К-1
Вольфрам	0,0050	Нихром	0,0002
Константан	0,000005	Реотан	0,0004
Манганин	0,000008	Фехраль	0,0002
Никелин	0,0001

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО И ВТОРОГО УРОВНЯ.

1. Что называется температурным коэффициентом сопротивления? Каков его физический смысл?

2. Какими формулами выражают зависимость от температуры сопротивления и удельного сопротивления?

3. График зависимости сопротивления от температуры.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.

4. Каков характер зависимости сопротивления металлов от температуры? Как эту зависимость объяснить с точки зрения электронной теории?

5. Схема моста Уитстона и схема опыта.

Лабораторная работа № 9.