Іі. Опис приладів і методика вимірювання

Схему установки подано на рис.1. Лампа розжарення зі спіраллю 1 включена в електричне коло змінного струму автотрансформатора 2 через ватметр 3. Нитка розжарення еталонної лампи 4 пірометра послідовно з’єднана з реостатом 5, міліамперметром 6, вимикачем К та акумуляторною батареєю 7. Реостатом 5 регулюється струм розжарення еталонної лампи, і, відповідно, її яскравісна температура. Через це шкала міліамперметра для зручності проградуйована у градусах Цельсія (°С). Шкала має дві границі: 800 – 1400 °С та 1200 – 1800 °С. Еталонна лампа 4, реостат 5 та міліамперметр 6 вмонтовані всередині корпусу пірометра. Ручка реостата 5 виведена на лицеву панель корпусу пірометра.

Оптична схема пірометра складається з об’єктива 8, окуляра 9, червоного світлофільтра 10, який дозволяє розглядати зображення розжареної спіралі лампи розжарення в монохроматичному світлі (червоному) з довжиною хвилі l₀ = 0,65 мкм.

Температуру вольфрамової спіралі Т лампи розжарення 1 (див. рис.1) визначимо за допомогою пірометра зі зникаючою ниткою. Пірометр зі зникаючою ниткою визначає яскравісну температуру Т_я – температуру абсолютно чорного тіла, за якої його випромінююча здатність для монохроматичного світла з довжиною хвилі l₀ дорівнює випромінювальній здатності досліджуваного джерела світла. Яскравісна температура, визначена таким методом, є завжди нижчою за реальну температуру досліджуваного тіла, оскільки реальні тіла випромінюють менше за абсолютно чорне тіло при тій же температурі. Отже,

T = T_я + DT, (10)

де DT – поправка, яку знаходять з графіка (рис.2).

Ііі. Завдання

1. Визначити яскравісну температуру спіралі лампи розжарення та обчислити її дійсну температуру.

2. Виміряти споживану лампою розжарення потужність.

3. Обчислити сталу Стефана-Больцмана.

IV. Хід роботи

1. Вивести реостат 5 на максимальний опір, повернувши ручку реостата максимально вліво.

2. Замкнути вимикачем К електричне коло пірометра і, повертаючи ручку реостата 5, довести яскравісну температуру еталонної лампи 4 розжарення до значення, яке вказує викладач.

3. Переміщенням тубуса окуляра 9 пірометра добитися різкого зображення нитки пірометра.

4. Повернути максимально вліво ручку автотрансформатора 2 і ввімкнути вилку шнура живлення лампи розжарення 1 у розетку з напругою 220 В.

5. Повертанням ручки автотрансформатора 2 добитися однакової яскравості спіралі лампи 1 та спіралі еталонної лампи 4. Однакова яскравість спіралей обох ламп досягається тоді, коли зображення спіралі еталонної лампи 4 зникає на фоні зображення спіралі лампи 1. Зі шкали пірометра зняти значення яскравісної температури T_я спіралі лампи 1.

6. Визначити силу струму І у колі за допомогою міліамперметра 6. Вважаючи, що коефіцієнт потужності у колі змінного струму лампи 1 cos j = 0,15, за формулою W = І×U×cosj визначити потужність, яку споживає лампа 1. За графіком (див. рис.2) визначити поправку DT для виміряного значення T_я. За формулою 10 визначити дійсну температуру Т спіралі лампи 1. Визначити кімнатну температуру Т₀.

7. Значення коефіцієнта к та площі поверхні випромінювання S вказані на установці.

8. За робочою формулою (9) визначити сталу Стефана-Больцмана.

9. Записати виміряні величини та обчислені значення у звітну табл. 1.

10. Двічі повторити вимірювання, керуючись пунктами 5-9 для різних значень сили струму І, які задані викладачем.

11. Обчислити дійсне значення, абсолютні похибки Ds_і, середні абсолютну Ds₀ та відносну похибки за формулами:

; ;

; .

Таблиця

Результати вимірювань та обчислень