МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы № 50

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

РЕЗИСТИВНОГО ПРОВОДА ТЕХНИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Мариуполь, 2011

УДК 538.915

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 50 «Определение удельного сопротивления резистивного провода техническим методом»/ Сост. Е.В.Цветкова.-Мариуполь: ПГТУ, 2011,-10с.

Содержат основные положения по измерениям силы тока и напряжения, описание установки и методики измерений.

Составитель: Е.В.Цветкова, доц.

Рецензент,

Ответственный за выпуск А.В.Джеренова,

ст.преп.

Утверждено на заседании кафедры физики

протокол № 7 от 19 января 2011г.

Цель работы: Изучить закон Ома. Определить удельное сопротивление проводника. Получить элементарные навыки измерений электрических величин.

Указания при подготовке к работе:

1. Проработайте данное руководство.

2. Изучите отдельные параграфы рекомендуемой литературы.

3. Ответьте на контрольные вопросы.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Количественной характеристикой электрического тока является параметр - сила тока, равный количеству электричества (заряду), протекающему через поперечное сечение проводника в единицу времени. Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:

(1)

Сопротивление R - основная характеристика проводника, которая характеризует меру противодействия установлению в нём электрического тока.

Закон Ома можно представить и в дифференциальных характеристиках - плотность тока; Е – напряженность электрического поля внутри проводящей среды при наличии электрического тока; ρ - удельное сопротивление проводящей среды, зависящее от рода вещества и его состояния, т.е. температуры. Таким образом закон Ома в дифференциальной форме имеет вид:

, (2)

и в отличие от (1) оно содержит величины, характеризующие состояние среды в одной и той же точке. При переходе от дифференциальной формы (2) закона в интегральную (1) в общем случае получаем , т.е. сопротивление проводника зависит от свойств материала проводника и его геометрических размеров (длины и поперечного сечения). Сопротивление проводника длиной l с постоянной площадью поперечного сечения S

(3)

Учитывая, что площадь поперечного сечения цилиндрического проводника диаметром , удельное сопротивление определяется по формуле . (4)

Наиболее точным методом определения сопротивлений является метод Уитстона (мостиковая схема) (См. лаб.раб.№41,43; [2 §100]). С помощью закона Ома также можно определить сопротивление R=U/I. Для этого силу тока в цепи измеряют амперметром, который подсоединяется последовательно с неизвестным сопротивлением R_x, а разность потенциалов (напряжение) на сопротивлении – вольтметром, включенным параллельно измеряемому сопротивлению. Однако не следует забывать, что электроизмерительные приборы обладают собственным внутренним сопротивлением и их включение в цепь в той или иной мере приводит к обязательному искажению истинных значений тока и напряжения, поэтому нужно рассмотреть варианты подключения приборов и учета их сопротивлений.

Измерение активного сопротивления с точным измерением напряжения.

П ри включении вольтметра в цепь, как показано на рис.1, часть тока протекает через вольтметр V и амперметр покажет не ток, протекающий через искомое сопротивление R_x, а сумму токов, протекающих через R_x и через вольтметр V, т.е. I = I_x + I_v. Следовательно, в законе Ома (1) в качестве сопротивления должно быть общее сопротивление параллельно соединенных ветвей между точками схемы 1 и 2 (неизвестного сопротивления R_x и сопротивления вольтметра R_V). Это сопротивление . (5)

Из формулы (6) видно, что R = R_x, если R_x/ R << 1, т.е. R_x>> R_x (сопротивление вольтметра гораздо больше измеряемого сопротивления R_x). Если условие R_x/ R << 1 не выполнено, то неизвестное сопротивление определяется расчетами из уравнения (5):

, а так как , то

. (6)

Расчет в этом случае производят по формуле (6), в которую входит сопротивление вольтметра R_V.