Лабораторная работа № 1п Определение удельного сопротивления металлов

Цель работы: Измерение удельного сопротивления металлической проволоки и расчет погрешностей измеренных и рассчитанных величин.

Введение

Как известно, сопротивление R однородного проводника длиной L и одинаковым поперечным сечением s равно _{, (1.1)}

где ρ – удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник. В системе единиц СИ удельное сопротивление измеряется в Ом.м и численно равно электрическому сопротивлению проводника длиной в 1 м и поперечным сечением 1 м². Таблица значений удельного сопротивления различных металлов и сплавов при температуре 0⁰ С приведена ниже.

Таблица 1.1

Материал	ρ.108 ,Ом.м	α.104	Материал	ρ.108 ,Ом.м	α.104
Алюминий	2,45	45	Серебро	1,51	41
Вольфрам	4,9	48	Титан	50	38
Железо	8,9	65	Платина	9,81	39,2
Золото	2,04	40	Константан	48	0,2
Медь	1,56	43	Манганин	42	0,1
Никель	6,14	68	Нихром	103	1

Удельное сопротивление металлов зависит от температуры. Эту зависимость описывают уравнением

ρ_t = ρ₀ (1+ αt), (1.2)

где ρ_t – удельное сопротивление при температуре t, ρ₀ – при 0⁰ С, α – температурный коэффициент сопротивления. Значения в интервале температур 0 – 100⁰ С также приведены в таблице. При очень низких температурах удельное сопротивление металлов становится равным нулю. Это явление называется сверхпроводимостью. Объяснить зависимость удельного сопротивления от температуры, а также явление сверхпроводимости, возможно только на базе квантовой теории твердых тел. Целью настоящей работы является как измерение удельного сопротивления металлического проводника, так и изучение на простом примере методики физических измерений, методов обработки результатов наблюдений, а также расчет и оценка погрешности получаемых из эксперимента результатов.

Описание установки

Для измерений используется установка ФПМ-1, схема которой изображена на рис. 1.1.

Прибор ФПМ-1 состоит из стойки 1, на которой с помощью токоподводов 2 укреплена проволока 3. По стойке может перемещаться движок со скользящим контактом 4. Расстояние от нижнего токоподвода до скользящего контакта измеряется с помощью шкалы, нанесенной на стойку 1. В коробке, на которой укреплена стойка 1, расположены: вольтметр 5 и миллиамперметр 6. Кнопка 7 предназначена для включения прибора, а ручка 8 позволяет установить нужное значение напряжения и тока. Переключателем 9 можно изменить электрическую схему измерений. Предусмотрены два варианта электрической схемы: вариант а) и вариант б) (смотри рис. 1.2). Схема а) дает заниженное значение величины сопротивления, так как

Рис. 1.1 величина измеряемого миллиамперметром тока больше, чем величина тока текущего по сопротивлению. Схема б) дает завышенный результат, так как вольтметр измеряет общее напряжение на сопротивлении и миллиамперметре. Усредняя результаты измерений обоими схемами можно скомепнсировать методическую погрешность.

Рис. 1.2