Второй уровень
II вариант
Цель: определение опытным путем удельного сопротивления проводника, установление количественной зависимости электрического сопротивления от длины проводника.
В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать:
- закон Ома для участка цепи;
- зависимость сопротивления проводника от материала и его геометрических размеров;
уметь:
- получать рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника;
- собирать электрическую цепь;
- определять удельное сопротивление проводника;
- вычислять среднее значение экспериментально полученной величины;
- сравнивать полученное экспериментальное значение удельного сопротивления проводника с табличными данными и определять материал, из которого сделан проводник.
- анализировать экспериментальные данные и выявлять количественные зависимости.
- вычислять абсолютную и относительную погрешность измерения.
Оборудование: амперметр с
погрешностью
A,
вольтметр c погрешностью
В,
лента измерительная, микрометр
погрешностью
мм
или штангенциркуль погрешностью
мм,
источник тока, проволока длиной 65 –
70см и диаметром около 0,5мм из материала
с большим удельным сопротивлением,
металлические наконечники, ключ,
соединительные провода, мультиметр.
Правила техники безопасности (Приложение Д).
Основные теоретические положения: опорный конспект по теме: Законы постоянного тока и учебник [1] c.274-276.
Порядок выполнения работы
Задание I: Вычислить удельное сопротивление проводника.
Запишите исходные формулы для расчета удельного сопротивления проводника, заполните пропуски:
Получите рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника, заполните пропуск:
Начертите таблицу 1 для результатов измерений и вычислений.
Таблица 1
№ опыта |
l, м |
d, м |
S, м |
I, А |
U, В |
R, Ом |
R Ом |
|
Среднее значение
|
Табличное значение |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
,
Измерьте микрометром или штангенциркулем диаметр проволоки d, вычислите площадь поперечного сечения проволоки S (Приложение Г).
Составьте и зарисуйте в тетради схему электрической цепи для измерения удельного сопротивления проводника.
Измерьте лентой длину проволоки l (расстояние между металлическими наконечниками).
Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, проволоку, амперметр и ключ.
Параллельно проволоке подключите вольтметр.
Замкнув ключ, измерьте силу тока I в цепи и напряжение U на концах проволоки.
Рассчитайте электрическое сопротивление R проволоки.
Вычислите удельное сопротивление по рабочей формуле.
С помощью мультиметра (Приложение Г) измерьте электрическое сопротивление
проволоки.Разомкните ключ, измените расстояние между металлическими наконечниками проволоки, повторите измерения l.
Замкнув ключ, измерьте во второй раз
и
вычислите R и
.Повторите пункты 12 – 14, проведя измерения и вычисления в третий раз.
Рассчитайте среднее значение экспериментально полученных значений удельного сопротивления по формуле:
По данным таблицы 1 постройте график зависимости R (l).
Вычислите относительную погрешность измерений
где
Относительными погрешностями
и
в данной работе можно пренебречь.
если стрелка прибора совпадает с делением
шкалы, или
,
где С – цена деления, если не
совпадает. Аналогично:
или
+С/2.
Найдите
для каждого опыта.Сравните среднее экспериментальное значение удельного сопротивления проволоки с табличными данными (таблица 9, с.166 [3]) укажите, из какого материала изготовлена проволока, проанализируйте график зависимости R (l). Запишите результаты измерений в виде:
Для каждого опыта сделайте вывод.
Задание II: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.
Контрольные вопросы:
Объяснить на основе электронной теории зависимость сопротивления проводника от его материала и геометрических размеров.
Каков физический смысл удельного сопротивления проводника?
Форма контроля - письменный отчет
Список рекомендуемой литературы:
Мякишев Г.Я. Физика 10 класс.- М.: Просвещение, 2011.- 366 с. + CR-ROM.