Порядок виконання роботи та порядок розрахунків.

1. Спочатку необхідно визначити опір холодної нитки, для чого збираємо схему моста постійного струму, який складається з опорів R_х, R₁, R₂, R₃, а також гальванометра та джерела струму. Опори R₂ і R₃ є плечима моста, які встановлюють коефіцієнт пропорційності між невідомим опором R_x (нитка лампи розжарювання) і опором R₁:

(3.76)

Зробити це при трьох значеннях R₂ і R₃, розрахувати три значення опору R_x та знайти середнє значення <R_x>. Мостову схему розбирають.

2. Збирається схема вимірювання опору розжареної нитки лампи методом вольтметра і амперметра. Збирання схеми починається з клеми “220 В”. Після вимірювання напруги на нитці та сили струму в ній схема розбирається. Визначається опір розжареної нитки за формулою:

. (3.77)

3. Визначаємо температуру розжареної нитки (матеріал – вольфрам) за формулою:

(3.78)

Для вольфраму  = 4.510 ^–3 (1/К).

4. Розраховуються похибки вимірювання опорів та температури:

,

,

де _U та _I – відповідно похибки вольтметра та амперметра.

.

де _tк – похибка вимірювання кімнатної температури.

Контрольні запитання.

1. Що називають електричним струмом та які умови його існування?

2. Визначте силу струму та густину струму. Як зв’язана густина струму зі швидкістю упорядкованого руху носіїв в провіднику?

3. Як формулюються електрорушійна сила та напруга?

4. Сформулюйте закони постійного струму (закони Ома для однорідної та неоднорідної ділянок кола, закон Джоуля – Ленца).

5. Як визначається опір провідника (ділянки кола)? Що таке питомий опір, питома електропровідність? Як залежить питомий опір від температури провідника ?

6. Сформулюйте закони Ома та Джоуля – Ленца у диференціальній формі.

7. Дайте формулювання правил Кірхгофа. Які існують правила знаків для застосування цих правил?

8. Опишіть методику вимірювання опору за допомогою моста постійного струму.

9. В чому полягає метод вольтметра і амперметра для вимірювання опору? Які можливі дві схеми застосування цього метода та в чому їх відмінність? В якому випадку опір вимірювальних приладів можна не враховувати?

10. В чому полягає методика визначення температури розжареної нитки лампи? Якими способами вимірюється опір нитки в холодному та розжареному станах?

Лабораторна робота № 3.3 „Дослідження залежності опору провідника від його довжини та визначення його питомого опору”.

Мета роботи: Експериментально дослідити залежність опору провідника від його довжини, на основі цієї залежності визначити питомий опір матеріалу провідника і порівняти з табличним значенням.

Як відомо, опір металевого провідника є коефіцієнтом пропорційності між напругою U та силою струму I в законі Ома для ділянки кола, тобто

. (3.79)

Для однорідного провідника довжиною l та площею поперечного перерізу S опір провідника визначається за формулою

. (3.80)

де  - питомий опір матеріалу провідника. Останній є характеристикою речовини, але крім того залежить від температури. Величина, обернена питомому опору, називається питомою електропровідністю

. (3.81)

Для металевих провідників питомий опір збільшується лінійно з температурою t (в градусах Цельсія):

. (3.81)

Величина a називається температурним коефіцієнтом опору, r₀ – питомий опір при температурі 0 ^оС. Якщо знехтувати зміною лінійних розмірів провідника при нагріванні, тобто вважати його довжину та площу поперечного перерізу сталими, то для опору провідника можна записати температурну залежність, аналогічну (3.81):

. (3.82)

В даній роботі необхідно буде експериментально визначити питомий опір матеріалу провідника. Для цього використаємо закон Ома для ділянки кола з урахуванням формули (3.80) для опору провідника:

. (3.83)

Як видно з останнього рівняння, залежність між напругою та довжиною провідника лінійна, а коефіцієнт пропорційності визначається силою струму, площею поперечного перерізу провідника і питомим опором.