Лабораторная работа №7 определение удельного сопротивления нихромовой проволоки

Цель работы: Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки при комнатной температуре.

Приборы и принадлежности: Установка ФПМ 01.

Методика эксперимента

Известно, что сила тока на участке электрической цепи равна I, сопротивление этого участка R и падение напряжения U, на этом участке, связаны законом Ома:

. (2.26)

Сопротивление проводника зависит: от материала, из которого изготовлен проводник (от удельного сопротивления ρ), его длины l и площади поперечного сечения S. Эта зависимость представлена соотношением:

R = ρ . (2.27)

Физическая природа электрического сопротивления проводников, в частности металлов, наглядно объясняется на основе классической теории электропроводности металлов, базирующейся на понятии электронного газа. Сопротивление металлов обусловлено столкновениями электронов с узлами и дефектами кристаллической решетки проводника.

Зависимость сопротивления проводников от температуры не может быть объяснена в рамках только классической теории электропроводности металлов. Такое объяснение может быть дано лишь на основе квантовой теории электропроводности металлов, с учетом волновых свойств электронов.

В настоящей работе для определения сопротивления проводников используется установка ФМП 01. На схемах 1 и 2 представлены различные способы подключения вольтметра:

Схема 1

Схема 2

Определение удельного сопротивления проволоки сводится к измерению сопротивления заданного участка проволоки R_пр. с помощью амперметра и вольтметра, измерению его длины l и вычислению площади ее поперечного сечения S.

Согласно закону Ома для участка цепи:

. (2.28)

Полученное значение сопротивления R представляет собой сумму последовательно соединенных, неизвестного сопротивления R_х и сопротивления миллиамперметра R_mA:

R = R_X + R_mA. (2.29)

При параллельном соединении неизвестного сопротивления и сопротивления вольтметра R_V, неизвестное сопротивление R_X определяется соотношением:

. (2.30)

Таким образом, определив по соотношению (2.28) общее сопротивление электрической цепи R, и зная сопротивления миллиамперметра R_mA и вольтметра R_V, можно, используя соотношения (2.29) и (2.30), рассчитать неизвестное сопротивление R_X для различных схем включения.

Определив неизвестное сопротивление R_X, и воспользовавшись соотношением (2.27) можно определить удельное сопротивление проводника:

. (2.31)

Длина проволоки l определяется по линейке прибора, площадь поперечного сечения проволоки диаметром d равна . Расчетная формула для удельного сопротивления примет вид:

. (2.32)