Лабораторная работа № 8 Определение удельного сопротивления проводника

Теоретическая часть

Величина, характеризующая противодействие проводника или электрической цепи электрическому току называется электрическим сопротивлением.

Электрическое сопротивление участка цепи при постоянном напряжении (токе) - скалярная величина R, равная отношению напряжения U на его концах к силе тока I:

.

За единицу сопротивления принимают сопротивление такого проводника, по которому проходит ток в 1 А при напряжении на его концах в 1В. Эта единица сопротивления называется Омом.

Для измерения сопротивления проводников необходимо было прежде всего выбрать образец, или, как принято называть, эталон сопротивления.

Международный съезд электриков в Лондоне в 1908 г. постановил принять за единицу сопротивления в 1 Ом сопротивление столбика ртути длиной 106,3 см, имеющего по всей длине постоянное сечение, равное 1 мм², при температуре таяния льда.

Установленный таким образом эталон сопротивления называется международным Омом.

При выборе ртути для установления эталона Ома исходили главным образом из того, что ртуть легче других веществ можно получить химически чистой, её легко содержать при постоянной температуре и, наконец, ртуть как жидкость свободна от внутренних упругих напряжений.

На практике применяются главным образом проволочные эталоны, состоящие из одной или нескольких катушек, на которых помещены изолированные проволоки, имеющие определенные сопротивления.

Сопротивление проводника зависит от его размеров, вещества и температуры.

На основании различных опытов было установлено, что сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения:

,

где l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения. Коэффициент пропорциональности, обозначенный греческой буквой ρ (ро), называется удельным сопротивлением проводника. Эта величина характеризует электрические свойства проводника. Удельное сопротивление проводника, как следует из формулы, равно сопротивлению проводника длиной 1м и сечением 1м².

Температурная зависимость удельного сопротивления проводников выражается формулой:

,

где ρ₀ – удельное сопротивление проводника при t^o = 0 ^o C,

α – температурный коэффициент сопротивления, величина табличная.

Вопросы

1. Исходя из основ электронной теории проводимости металла, объясните зависимость сопротивления проводника от его длины и материала.

2. Исходя из основ электронной теории проводимости металла, объясните зависимость сопротивления проводника от площади его поперечного сечения.

3. Запишите формула зависимости сопротивления проводника от его размеров материала и температуры.

4. Что называют удельным сопротивлением проводника? Назовите единицы измерения удельного сопротивления.

5. Как влияет температура на величину удельного сопротивления проводника?

Цель работы: используя необходимое оборудование и формулу зависимости проводника от рода вещества и его размеров, научиться определять удельное сопротивление проводника.

Оборудование: реохорд, источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.

Теория. Дать определения:

- сопротивление проводника (определение, формула, единицы измерения); - удельное сопротивление проводника (определение, формула, единицы.измерения).

Ход работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме:

2. Измерить величину напряжения и силы тока с помощью измерительных приборов.

3. Измерить длину металлического проводника реохорда.

4. С помощью микрометра (штангенциркуля) измерить диаметр поперечного сечения проводника реохорда.

5. Используя закон Ома и формулу зависимости сопротивления от длины поперечного сечения и рода вещества, вычислить удельное сопротивление проводника ρ.

6. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

   № п/п	U, B	I, A	d, м	l, м	ρ, Ом·м	δ, %

7. В сборнике задач по таблице «Удельное сопротивление вещества» определить вещество, удельное сопротивление которого близко по значению к полученному в результате опыта.

8. По табличному значению вычислить абсолютную и относительную погрешность измерения и записать ответ в установленной форме.

Ответить на контрольные вопросы:

1. От чего зависит удельное сопротивление проводника?

2. Почему на электростанциях для подводки тока от генератора к повышающим трансформаторам используют не круглые провода, а специальные плоские шины?

Тест

1. Медная проволока имеет электрическое сопротивление 6 Ом. Сопротивление другой медной проволоки, у которой в 2 раза больше длина и в 3 раза больше площадь поперечного сечения

а) 36 Ом;

б) 9 Ом;

в) 4 Ом;

г) 1 Ом.

2. MO_2004_01D_A012

При увеличении напряжения U на участке электрической цепи сила тока I в цепи изменяется в соответствии с графиком (см. рис.).

Электрическое сопротивление этого участка цепи равно

а) 2 Ом;

б) 0,5 Ом;

в) 2 мОм;

г) 500 Ом.

3.

MO_2002_19T_A001

Сопротивление резистора увеличили в 2 раза, а приложенное к нему напряжение уменьшили в 2 раза. Сила электрического тока, протекающего через резистор (металлический проводник)

а) уменьшилась в 4 раза;

б) увеличилась в 4 раза;

в) уменьшилась в 2 раза;

г) не изменилась.

4.

MO_2002_19T_A002

При напряжении 2 В на концах металлического проводника длиной 2 м сила тока через него равна 1 А. Сила тока через такой же проводник длиной 1 м при напряжении на нем 1 В равна:

а) 1 А;

б) 0,5 А;

в) 2 А;

г) 4 А.

5. Электрическое сопротивление медной проволоки 8 Ом. Проволоку потянули за концы в противоположные стороны, и ее длина увеличилась вдвое. Электрическое сопротивление проволоки стало равным

а) 8 Ом;

б) 16 Ом;

в) 32 Ом;

г) 64 Ом;

д) 4 Ом.