Измерения и обработка результатов измерений

1. Собирают электрическую цепь, как показано на рис. 2. Вместо сопротивления в цепь включают одну из неизвестных катушек.

2. 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 .

3. Окончательно устанавливают гальванометр на нулевое деление путем небольших передвижений контакта D и производят измерения длин плеч реохорда и.

4. Опыт повторяют, меняя сопротивление магазина .

5. Подставляя в формулу (6) значения ,и, взятые из каждого отдельного опыта, вычисляюти.

6. На место первой катушки в цепь включают вторую катушку. Произведя с этой катушкой такие же измерения, как и с катушкой, получают значенияидля второй катушки.

7. 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.

8. 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

1. Начертите схему моста постоянного тока и объясните, как ею пользоваться при измерении сопротивлений.

2. Укажите, каково условие отсутствия тока в гальванометре?

3. Запишите закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах.

4. Запишите математическое выражение I и II законов Кирхгофа и сформулируйте их.

5. 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 № 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.