Хід роботи

1. Скласти схему згідно з рис.1. Необхідно слідкувати за правильним підключенням полюсів . В точку А всі джерела повинні бути підключені однойменними полюсами.

2. Перемикачем П включити у вимірювальну схему елемент з невідомою е.р.с. . Встановити повзунок реостата в середнє положення, встановити на 20-30 кОм. Вмикаючи ключ , а потім на короткий проміжок часу – ключ , досягти пересуванням повзунка реохорда відсутності струму через гальванометр. Якщо скомпенсувати струм через гальванометр не вдається, то необхідно реостатом збільшити струм через реохорд. Цим же реостатом добитися такого положення, щоб при компенсації ковзний контакт знаходився недалеко від точки В.

3. Після грубої компенсації вивести опір на “нуль” і добитися точної компенсації. Відрахувати по лінійці не менше п’яти разів (кожний раз розбалансовуючи, а потім знову збалансовуючи схему).

4. Встановити порядку 20-30кОм і перемикачем i включити у схему нормальний елемент; не змінюючи положення повзунка реостата , провести грубу, а потім точну компенсацію. Виміряти не менше п’яти разів.

5. Обчислити е.р.с. невідомого елемента за формулою (11).

6. Відносну та абсолютну похибки можна розрахувати за формулами , (похибкою е.р.с. нормального елемента знехтувано).

Таблиця вимірювань

; .

№ з/п	, мм	, мм
1.
2.
3.
4.
5.
Ср.

Контрольні запитання

1. Які умови існування електричного струму?

2. Чому для підтримки постійної різниці потенціалів необхідні сили неелектричної природи? Наведіть приклади дії сторонніх сил.

3. Записати закон Ома для повного кола. Що таке е.р.с.?

4. В чому полягає суть методу компенсації?

5. Сформулюйте закони Кірхгофа.

6. Чи можна проводити вимірювання, якщо е.р.с. або ?

7. Вивести робочу формулу.

Лабораторна робота № 3.4 Вивчення залежності опору металів від температури

Мета роботи: 1) визначити опір провідника першого роду при різних температурах; 2) побудувати графік залежності ; 3) визначити температурний коефіцієнт опору металу.

Теоретичні відомості .

(Теорія до даної роботи описана в конспекті лекцій §3.10)

До провідників першого роду відносяться метали і сплави. Носіями електрики в них є вільні електрони. Вільні електрони приймають участь у тепловому хаотичному русі. Якщо до певної ділянки провідника першого роду прикладена різниця потенціалів, то на хаотичний рух електронів накладається впорядкований рух. При цьому носії струму стикаються з атомами (іонами) металу, що коливаються відносно положень рівноваги-вузлів кристалічної решітки. Зіткнення відбуваються також з атомами домішок. В обох випадках ці зіткнення є причиною існування електричного опору. Якщо метал чистий і відсутні дефекти, то електрони розсіюються лише на теплових коливаннях решітки. З підвищенням температури амплітуда коливань іонів збільшується і зростає опір металу. Якщо метал з домішками, то електрони розсіюються не тільки на теплових коливаннях іонів самого металу, а й на частинках домішок.

Частина опору, яка зумовлена розсіянням електронів на домішках, залишається величиною скінченою навіть тоді, коли температура прямує до абсолютного нуля. При температурах порядку кімнатної і вищій розсіювання електронів на теплових коливаннях відіграє більшу роль, ніж розсіювання на домішках і дефектах решітки.

До провідників другого роду належать електроліти. Носіями електрики у провідниках другого роду є рухомі іони. З підвищенням температури ступінь дисоціації рідкого електроліту зростає, а значить кількість носіїв струму збільшується, їх рухливість зростає і тому опір зменшується.

Температурна залежність опору металів характеризується температурним коефіцієнтом опору, який чисельно дорівнює відносній зміні опору при зміні температури на один кельвін:

, (1)

де – опір провідника при даній температурі .

Температурний коефіцієнт опору для даної речовини різний при різних температурах. Однак для металів зміна коефіцієнта з температурою невелика. Якщо ще й температурний інтервал досить малий, то приблизно можна вважати величину постійною, рівною середньому її значенню в цій області температур. В цьому випадку опір металу змінюється за лінійним законом

, (2)

де – опір при 0С, – температура провідника за шкалою Цельсія.

Запишемо вираз (2) для двох різних температур:

,

.

Розв’язуючи одержану систему рівнянь відносно , маємо

. (3)

Співвідношення (3) є робочою формулою.