Тема: Определение удельного сопротивления проводника

 

Цель: научиться опытным и расчетным путем определять удельное сопротивление проводника.

Оборудование: источник питания, реостат, исследуемый резистор (спираль), панель с электроизмерительными приборами, соединительные провода, штангенциркуль.

Краткие теоретические сведения

Электрическое сопротивление R – физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока.

В СИ единицей сопротивления проводника является ом (Ом). 1 Ом – сопротивление такого проводника, сила тока в котором равна 1 А при напряжении на нем 1 В.

По закону Ома сила тока I в цепи прямо пропорциональна напряжению U на её участке и обратно пропорциональна сопротивлению R этого участка, т.е

                                                  (2.40)

отсюда, сопротивление проводника R:

                                                 (2.41)

Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен, длины проводника и площади поперечного сечения:

                                               (2.42)

где ρ – удельное сопротивление проводника, которое характеризует сопротивление 1 м провода, площадью поперечного сечения 1м². Удельное сопротивление различных материалов можно определить по таблице Б3 Приложения Б.

Из формулы 2.42 можно вывести формулу для определения удельного сопротивления:

                                                (2.43)

Таким образом, опытным путем вычислить удельное сопротивление можно, если определить геометрические параметры проводника и сопротивление на нем.

Проводник, в данной работе представляет собой спираль с количеством витков N. Тогда, длина проводника может быть вычислена по формуле:

                                        (2.44)

где N – число витков спирали;

r – радиус витка спирали.

Так как диаметр витка спирали D = 2r, то

                                         (2.45)

Площадь поперечного сечения проводника S:

                                 (2.46)

где d – диаметр проволоки, из которой изготовлена спираль.

Порядок выполнения работы

1.Собрать цепь по схеме (Рис.2.14) и показать преподавателю.

2.Сделать соответствующие измерения тока и напряжения U и I, изменяя положение ползунка реостата три раза.

3.Штангенциркулем измерить диаметр d проволоки в трех точках, из которой изготовлена спираль и найти средне значение.

4.Определить диаметр D витка спирали в трех точках и найти среднее значение.

5.Подсчитать число витков N в спирали добавив еще 2 витка

6. Все данные занести в таблицу 2.13

 

Таблица 2.13 − Экспериментальные данные

 

№

U, B

I, A

R, Oм

N

dср, м

Dср, м

r Oм∙ м

rср Ом∙ м

r Ом∙ м

rср Ом∙ м

ε %

Материал

1

2

3

 

Рисунок 2.14 – Схема электрической цепи

Обработка результатов измерения

1. Вычислите длину провода l по формуле 2.45.

2.Определите сечение провода S по формуле 2.46

3. Определите сопротивление проводника по формуле 2.41

4. Вычислите удельное сопротивление проводника по формуле 2.43

5. Рассчитайте погрешность измерения удельного сопротивления методом среднего арифметического

6. Определите материал проводника по таблице Б.3 приложения Б.

7. Запишите полученные данные в таблицу 2.13.

8.Сделайте вывод к работе.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какая физическая характеристика называется сопротивлением? В каких единицах измеряется?

2. От чего зависит сопротивление проводника?

3. Что характеризуется удельное сопротивление?

4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

5.Какой проводник (медный или никелиновый) обладает лучшей удельной

проводимостью.

6. На рисунке изображен график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между его концами.

7.На рисунке приведены графики зависимости силы тока от напряжения для проводников А и В. Укажите все правильные утверждения.

1)Сопротивление проводника А больше, чем сопротивление проводника В.

2)Сопротивление проводника А меньше 0, 5 Ом

3) Сопротивление проводника В больше 5 Ом

4) За одно и то же время при одинаковом напряжении в проводнике А выделится меньшее количество теплоты, чем в проводнике В

5) Среди утверждений 1) – 4) нет ни одного правильного

8.Сопротивление алюминиевого проводника диной 0, 9 км и сечением 10 мм² равно 2, 5 Ом. Определите его удельное сопротивление.

9. Определите сопротивление железной проволоки диаметром 1 мм, если масса этой проволоки 1 кг. Удельное сопротивление же­леза 9, 8•10^-8 Ом•м, а плотность 7900 кг/м³.

 

Рекомендуемая литература

 

[1], [2], [3], [4], [5], [8]

 

Лабораторная работа №7

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: