- •Часть II электричество и магнетизм Техника безопасности
- •Основные электроизмерительные приборы
- •Оценка погрешностей электрических измерений
- •Изучение электростатических полей методом электролитического моделирования
- •Теория метода и описание установки
- •Напряженностью электрического поля в данной точке называется физическая величина, численно равная силеF, с которой электрическое поле действует на единичный зарядq, помещенный в данную точку поля:
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Здесь g – баллистический гальванометр;
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Измерения и обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение коэффициента самоиндукции
- •Определение емкости конденсатора
- •Проверка закона Ома
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Измерения и обработка результатов измерений
Собирают электрическую цепь, как показано на рис. 2. Вместо сопротивления в цепь включают одну из неизвестных катушек.
Помещают подвижной контакт D посредине проволоки реохорда и подбирают сопротивление в магазине так, чтобы ток в гальванометре почти исчез. Это необходимо делать потому, что точность измерения на мостике зависит от положения контактаD; наибольшая точность получается при .
Окончательно устанавливают гальванометр на нулевое деление путем небольших передвижений контакта D и производят измерения длин плеч реохорда и.
Опыт повторяют, меняя сопротивление магазина .
Подставляя в формулу (6) значения ,и, взятые из каждого отдельного опыта, вычисляюти.
На место первой катушки в цепь включают вторую катушку. Произведя с этой катушкой такие же измерения, как и с катушкой, получают значенияидля второй катушки.
Измеренные вышеуказанным способом две катушки ивключают в цепь вместе – сначала последовательно, а затем параллельно. Измеряют сопротивления этих катушекипо одному разу при последовательном, а потом параллельном соединении так же, как это делали для этих же катушек, включенных отдельно.
Полученные опытным путем результаты последовательного и параллельного соединений сопротивлений необходимо сопоставить с величинами сопротивлений, рассчитанными по формулам последовательного и параллельного соединения сопротивлений, пользуясь значениями сопротивлений катушки и, найденными ранее.
Все полученные опытом и вычислением результаты сводятся в таблицу отчета.
Таблица
Измеряемое сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
Катушка №1
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
Катушка №2
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
Катушки №1 и №2 включены последовательно |
|
|
|
|
|
|
|
Катушки №1 и №2 включены параллельно |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Начертите схему моста постоянного тока и объясните, как ею пользоваться при измерении сопротивлений.
Укажите, каково условие отсутствия тока в гальванометре?
Запишите закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах.
Запишите математическое выражение I и II законов Кирхгофа и сформулируйте их.
Каковы преимущества мостовых измерений электрических сопротивлений перед другими методами?
Литература
1. Курс общей физики А.С. Шубин
2. Курс физики Р.И. Грабовский
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НИТИ
ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ
Приборы и принадлежности: лампа накаливания, реостат, амперметр, вольтметр, ключ.
Цель работы: исследовать зависимость сопротивления металла от температуры и найти рабочую температуру нити лампы накаливания.
Краткая теория
Ток в металлах – это упорядоченное движение электронов. Сопротивление, оказываемое току металлическим проводником, связанно с рассеянием электронов проводимости на тепловых колебаниях кристаллической решетки и структурных неоднородностях (примесных атомах, дефектах решетки). Сопротивление зависит от формы, размеров и свойств материала, из которого он сделан. Согласно экспериментальным исследованиям Ома, сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного сеченияS.
, где - удельное сопротивление материала проводника.
Сопротивление металлических проводников зависит от температуры. С повышением температуры усиливается движение ионов в узлах кристаллической решетки, затрудняя тем самым упорядоченное движение электронов проводимости. Поэтому сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры по закону:
, (1)
где R – сопротивление при температуре t; –сопротивление проводника при С;t – температура; - температурный коэффициент сопротивления;
=0,0045
Физический смысл температурного коэффициента сопротивления состоит в том, что он численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании его на .
У большой группы металлов и сплавов при температуре порядка нескольких градусов Кельвина сопротивление скачком обращается в нуль. Впервые это явление, названное сверхпроводимостью, было обнаружено в 1911 году Камерлинг-Оннесом для ртути. В дальнейшем сверхпроводимость была обнаружена и у других металлов и сплавов.
Из формулы (1) найдем температуру t нити лампы: (2)
Из формулы (2) видно, рабочую температуру t нити можно определить, если известно сопротивление при этой температуре и сопротивление. Если пренебречь разницей между сопротивлением прии при комнатной температуре, томожно найти, построив график зависимости сопротивленияот напряжения.