Лабораторная работа № 7

6. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

1. Цель работы

1. Приобрести навыки практического определения удельного сопротивления проводника, используя закон Ома для участка цепи

2. Оборудование

1. Масштабная линейка

2. Исследуемый проводник

3. Источник электрической энергии

4. Амперметр

5. Вольтметр

6. Ключ

7. Соединительные провода

8. Микрометр

3. Краткие теоретические сведения

Закон Ома для участка цепи читается следующим образом:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению, если оно не меняется.

I =

U , R

(1)

где: I – сила тока на участке цепи;

U – напряжение на нем;

R – сопротивление данного участка цепи.

Сопротивление проводника зависит от его линейных размеров и материала, из которого он изготовлен:

R =

ℓ , S

(2)

где:  - удельное сопротивление проводника;

ℓ - длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

Одной из важнейших характеристик проводника является удельное электрическое сопротивление  – физическая величина, равная отношению произведения сопротивления проводника на его площадь поперечного сечения к длине проводника.

Удельное сопротивление характеризует зависимость сопротивления проводника от рода материала и внешних условий (температуры).

Для однородного цилиндрического проводника с сопротивлением R, длиною ℓ, площадью поперечного сечения S.

 =

RS ℓ

(3)

23

В системе СИ единица измерения  – Ом.м. Удельное сопротивление зависит от концентрации в проводнике свободных электронов и от расстояния между ионами кристаллической решетки, иначе говоря, от материала проводника.

4. Ход работы

1. Собираем цепь по схеме (Рисунок 1)

2. Микрометром определяем диаметр проводника. Вычисляем площадь поперечного сечения

   S =

   d2 4

   (4)

3. Регулируя источником питания, добиться, чтобы амперметр показывал следующие значения: 0,1А; 0,12А; 0,15А.

4. Для этих значений силы тока в цепи замерить напряжение вольтметром на участке «ав» (предел измерения вольтметра взять 1,5В).

5. Пользуясь формулой закона Ома для участка цепи определить

R =

U I

(5)

где U – напряжение на участке,

I – сила тока

E

A

R

V

Рисунок 1. – Схема опыта

6. Определить длину проволоки по линейке.

7. Вычислить среднее значение сопротивления проводника по формуле

Rср =

R1 + R2 + R3 3

(6)

7.4.8 Вычислить удельное сопротивление:

 =

RсрS ℓ

(7)

7.4.9 Определить по таблице материал, из которого изготовлена проволока,

записать табличное значение

7.4.10 Определить абсолютную погрешность

24

∆  = –_т  (8)

7.4.11 Вычислить относительную погрешность

δ =

∆  т

 100 %

(9)

7.4.12 Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 7.1

Таблица 7.1. - Измеряемые и вычисляемые величины

Диаметр проводника d, м	Площадь поперечного сечения S, м2	Сила тока I, А	Напряжение U, В	Сопротивление R, Ом	Длина проводника ℓ, м	Среднее значение сопротивления R, Ом	Удельное сопротивление , Ом. м	Табличное значение удельного сопротивления т, Ом. м	Абсолютная погрешность ∆, Ом. м	Относительная погрешность δ, %

7.4.13 Построить график зависимости силы тока на участке цепи от приложенного к нему напряжения, откладывая по оси абсцисс напряжение в вольтах, по оси ординат – силу тока в амперах.

7.4.14 Сделать вывод: зависит ли сопротивление участка цепи от приложенного к нему напряжения.

5. Контрольные вопросы

1. Объяснить на основе электронной теории зависимость сопротивления

проводника от материала

2. Удельное сопротивление фехраля 1,1 10^-6 Ом. м. Что это значит?

3. Можно ли таким же способом определить удельное сопротивление медной

проволоки длиной «ав».

4. Почему подавая напряжение 10 В на «ав» получаем UAB < IB?

5. Зависит ли удельное сопротивление от температуры?

6. Содержание отчета

1. Название лабораторной работы

2. Цель работы

3. Оборудование

4. Схема (Рисунок 1)

5. Расчетные формулы

6. Таблица

7. Вывод

25