ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Цель: научиться измерять сопротивление проводника при помощи амперметра и вольтметра; убедиться на опыте в том, что сопротивление проводника не зависит от силы тока в нём и напряжения на его концах.

Оборудование: источник питания, исследуемый проводник, амперметр, вольтметр, ползунковый реостат, ключ, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения

Согласно закону Ома: сила тока I в цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R:

, (1)

отсюда

(2)

Порядок выполнения работы

1. Определить цену деления амперметра и вольтметра

2. Собрать цепь (рис. 1), последовательно соединив источник питания, амперметр, спираль, реостат, ключ.

3. К концам исследуемого проводника присоедините вольтметр.

4. Показать собранную цепь преподавателю.

5. Включить источник питания и замкнуть ключ.

6. Снять показания амперметра и вольтметра.

7. Повторить опыт для других положении ползунка (в начале, в середине и в конце) реостата.

8. Полученные данные занесите в таблицу 1. Начертить схему этой цепи (рис. 1).

Рисунок 1 – Экспериментальная схема

Таблица 1 – Экспериментальные данные

№	U (В)	I (А)	R (Ом)	R_ср (Ом)	Δ R (Ом)	Δ R_ср (Ом)	ε (%)

Обработка результатов измерения

1.По данным таблицы и формуле 2 рассчитать сопротивления проводника для каждого опыта

2. Записать данные в таблицу 1.

3.Посчитать абсолютную и относительную погрешности методом среднего арифметического (Приложение Б).

4. По данным таблицы 1 построить на миллиметровой бумаге график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах.

5. Сделать вывод.

Ответы на контрольные вопросы лабораторной работы №6

1. Согласно закону Ома сопротивление участка цепи . Означает ли это, что сопротивление зависит от силы тока или напряжения?

2. Что такое удельное сопротивление проводника?

3. На рисунке изображены графики зависимости силы тока в трех проводниках от напряжения на их концах. Сопротивление какого проводника равно 2, 5 Ом? Запишите расчеты сопротивления для каждого проводника.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Отчет по лабораторной работе №__________

студента группы__________________

ФИО_______________________________________________________________

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА И ТЕМПЕРАТУРЫ НИТИ НАКАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПЫ

Цель: научиться определять температурный коэффициент и температуру нити накала электрической лампочки.

Оборудование: источник питания (U =4, 5 В), амперметр, вольтметр, лампа накаливания (U=110 В, Р= 600 Вт), ключ, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения

Зависимость электрического сопротивления R_t металлов от температуры выражается формулой:

, (1)

где R_t – электрическое сопротивление металлического образца при температуре t, R₀ – электрическое сопротивление его при 0⁰С, α – температурный коэффициент электрического сопротивления для данного вещества.

Если известны значения электрического сопротивления образца R₀ при 0⁰С и R_t в нагретом состоянии, а так же температурный коэффициент электрического сопротивления α, то температуру t можно вычислить по формуле:

(2)

Выражая температуру в градусах Кельвина, получаем формулу для определения температуры:

(3)

где Т – абсолютная температура.

Сопротивление проводника вычисляется по закону Ома для участка электрической цепи:

(4)

Электрическая мощность, выделяющаяся в лампе, вычисляется по формуле:

(5)

Порядок выполнения работы

1.Нарисуйте принципиальную схему изображенной электрической цепи на рис.4.9, составленной для измерения сопротивления нити накала лампы в холодном состоянии. При измерении предполагается, что сила тока лампы достаточно мала, а измерения выполняются быстро, поэтому можно считать, что в процессе измерения температура нити накала и ее сопротивление не изменяются.

Рисунок 1 – Экспериментальная схема

2.Обозначьте на принципиальной схеме знаками (+, -) полярность зажимов электроизмерительных приборов, а стрелками – направление тока в цепи.

3.Определите цену деления электроизмерительных приборов: амперметра - С_А, вольтметра - С_V

4.Снимите показания амперметра и вольтметра, данные занесите в таблицу 1.

Таблица 1 – Экспериментальные данные

Максимальное напряжение на лампе U_л, В	Напряжение на лампе U, В	Сопротивление лампы в холодном состоянии R, Ом	Сопротивление при 0⁰С, R₀, Ом	Сопротивление при температуре t, R_t, Ом	Температура нити накала лампы, T, К

Ответы на контрольные вопросы лабораторной работы №7

1. Как связана яркость свечения нити лампы с температурой нити накала?

2. Как отражается рост температуры нити накала лампы на ее сопротивление и на выделяемую в ней мощность?

3. Чем объясняется зависимость электрического сопротивления металлов от температуры?

Отчет по лабораторной работе №__________

студента группы__________________

ФИО_______________________________________________________________

Порядок выполнения работы

1.Определить цену деления шкалы измерительных приборов.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1

3.После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ и, пользуясь реостатом, установить силу тока, соответствующую нескольким делениям шкалы амперметра снять показания вольтметра и амперметра.

4.Опыт повторить 2 раза, изменяя силу тока цепи при помощи реостата.

5.Полученные данные записать в таблицу 1.

Рисунок 4.10 – Экспериментальная схема

№	Напряжение на внешней части цепи U, В	Сила тока в цепи I, А	Внутреннее сопротивление r, Ом	Среднее значение внутреннего сопротивления r_ср, Ом	ЭДС e, В	Среднее ЭДС e_c_р, В

Таблица 1 – Экспериментальные данные

Порядок выполнения работы

Эксперимент №1

1.Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1, для нулевого опыта соблюдая полярность приборов

Рисунок 1 – Схема подключения

2.Определить цену деления шкалы измерительных приборов

_____________________________________________________________________________

3.После проверки схемы преподавателем, снять показания напряжения U и силы тока I.

4.Данные приборов записать в таблицу 1.

Таблица 1 – Экспериментальные данные №1

Напряжение на зажимах лампы U, B	Cила тока в лампе I, А	Мощность, потребляемая лампой Р, Вт	Сопротивление нити накала лампы при комнатной температуре R_t, Ом	Сопротивление нити накала лампы для нулевого опыта R₀, Ом

Эксперимент №2.

1.Собрать схему по рис.2, где лампочка через реостат подключается к переменному току.

Рисунок 4.12 – Схема подключения

2.После проверки схемы преподавателем, снять показания амперметра и вольтметра, изменяя положение ползунка на реостате 10 – 11 раз.

3.Данные приборов записать в таблицу 2.

Таблица 2 – Экспериментальные данные №2

№	Напряжения на зажимах лампы U_max, B	Cила тока в лампе I_max, А	Мощность, потребляемая лампой Р, Вт	Сопротивление нити накала лампы R, Ом	Температура накала Т, ^оК




…

Эксперимент №1

1.Рассчитать значение сопротивления нити накала при комнатной температуре:

(4)

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Найти сопротивление R₀, для нулевого опыта:

(5)

где Δ Т⁰К – изменение абсолютной температуры (в данном случае равна комнатной температуре по шкале Цельсия); α [K^-1] – коэффициент температурного сопротивления для вольфрама (Приложение Б).

3.Полученные данные занести в таблицу 1.

Эксперимент №2

1.Для каждого опыта определить мощность Р, потребляемую лампой по формуле:

Р= U_max ·I_max (6)

2.Рассчитать сопротивление нити накала лампы:

(7)

3.Найти температуру нити накала лампы для каждого опыта по формуле:

(8)

4.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 2.

5.На миллиметровой бумаге построите графики: а) зависимость мощности Р, потребляемой лампой, от напряжения U, на ее зажимах; б) зависимость сопротивления R от температуры Т.

6.Сделайте вывод по результатам двум экспериментов.

Контрольные вопросы

1. Каков физический смысл напряжения на участке электрической цепи?

2. Как определить мощность тока с помощью амперметра и вольтметра?

3. Для каких целей используют ваттметр. Как он включается в цепи?

4. Как изменится сопротивление металлического проводника с увеличением температуры?

5. Чем спираль 100 Вт лампы накаливания отличается от спирали лампы 25 – ваттной?

Порядок выполнения работы

Задание №1

Эксперимент №1

1.Установить штатив с держателем на край стола.

2.Укрепить нить длиной приблизительно l = 1 м с грузом в держателе на штативе.

3.Отклонить маятник с грузом массой m = 100г на небольшой угол α и отпустить.

4.По секундомеру определить время t, за которое маятник совершит n полных колебаний, например 30.

5.Повторить опыт, изменив массу груза на m = 200гр.

6.Записать полученные данные в таблицу 1.

Таблица 1 – Экспериментальные данные №1

№	Масса груза	n	t(c)	T(c)	Вывод
	100 г
	200 г

Задание №2

Эксперимент №2

1.Установить штатив с держателем на край стола.

2.Укрепить нить длиной приблизительно l = 1 м с грузом m = 100 г в держателе на штативе.

3.Меняя амплитуду колебаний А (2 раза) замерить время t тридцати полных колебаний.

4.Занести данные в таблицу 2.

Таблица 2 – Экспериментальные данные №2

№	Амплитуда, А (м)	n	t(c)	T(c)	Вывод
	А₁
	А₂

Задание №3

Эксперимент №3

1.Установить штатив с держателем на край стола.

2.Укрепить нить длиной приблизительно l = 1 м с грузом m = 100 г в держателе на штативе.

3.Меняя длину нити маятника два раза, замерить время тридцати полных колебаний.

4.Занести данные в таблицу 3.

Таблица 3 – Экспериментальные данные

№	Длина нити l (м)	n	t(c)	T(c)	Вывод
	l₁
	l₂

Задание №1

Эксперимент №1

1.Вычислить период Т колебания маятника для первого и второго опыта по формуле 1.

2.Данные и расчеты занести в таблицу 1.

3.Сравнить периоды T₁ и Т₂, сделать вывод.

Задание №2

Эксперимент №2

1.Вычислить период Т колебания маятника для первого и второго опыта по формуле 1.

2.Данные и расчеты занести в таблицу 2.

3.Сравнить периоды T₁ и Т₂, сделать вывод.

Задание №3

Эксперимент №3

1.Вычислить период Т колебания маятника для первого и второго опыта по формуле 1.

2.Данные и расчеты занести в таблицу 3.

3.Сравнить периоды T₁ и Т₂, сделать вывод.

Задание №4: определение ускорения свободного падения маятника

1.По формуле 3 вычислите 4 раза ускорение свободного падения маятника, подставляя поочередно значения периодов Т из первого, второго эксперимента.

2.Полученные данные внесите в таблицу 4.

3.Посчитать абсолютную и относительную погрешности методом среднего арифметического (Приложение А).

4.Сделать вывод

Таблица 4 – Расчетные данные

№	l (м)	T(c)	g (м/c²)	g_ср(м/c²)	Δ g	Δ g_ср	d%

Контрольные вопросы

1. Из каких элементов состоит прибор для изучения колебаний математического маятника?

2. От каких величин и как зависит период колебаний пружинного маятника?

3. Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?

4. Наблюдая за движением шарика в течение одного периода, ответьте на вопрос: будет ли оно равноускоренным?

Отчет по лабораторной работе №__________

студента группы__________________

ФИО_______________________________________________________________

ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИЛЫ ЛИНЗЫ

Цель: определить главное фокусное расстояние и оптическую силу собирающих линз.

Оборудование: двояковыпуклые собирающие линзы №1 и №2, свеча парафиновая, экран белый, линейка.

Порядок выполнения работы

Задание №1

Эксперимент с линзой №1

1.Установить источник света, линзу №1 и экран так, как показано на рис.4.16

2.Перемещать источник света и линзу получить на экране уменьшенное четкое изображение источника света.

3.Измерить расстояние от источника света до линзы (d) и от экрана до линзы (f) с точностью до 1мм, данные записать в таблицу 1

4.Повторяя п.2, получить увеличенное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) записать в таблицу 1.

5.Получить равное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) записать в таблицу 1.

Рисунок 1 – Схема опыта по определению фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы

Задание №2

Эксперимент с линзой №2

1.Установить источник света, линзу №2 и экран так, как показано на рис.4.16

2.Перемещать источник света и линзу получить на экране уменьшенное четкое изображение источника света.

4.Повторяя п.2, получить увеличенное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) записать в таблицу 1.

5.Получить равное изображение источника света на экране, данные (f) и (d) записать в таблицу 1.

Таблица1 – Экспериментальные данные

№ линзы	n	d (м)	f(м)	F(м)	F_ср(м)	D (дптр)
№ 1	1 уменьшенное 2 увеличенное 3 равное
№ 2	1 уменьшенное 2 увеличенное 3 равное

Рисунок 1 – Дифракционная решетка

Так как углы дифракции, как правило, малы, то для них можно принять (рис. 4.17). Поэтому

(2)

где h[м ] – расстояние от центра до максимума на экране, l [ м] – расстояние от решетки до экрана (АК)

Порядок выполнения работы

1.Смотря на свечу через дифракционную решетку, расположите прибор так, чтобы был виден свет от свечи в щели экрана.

2.Перемещением экрана добейтесь наиболее четкого изображения спектра k -го порядка.

3.Измерьте расстояние l от дифракционной решетки до экрана.

4.На экране от щели влево и вправо найдите 1-й max для красного цвета. Запишите расстояние h от щели до середины спектра в таблицу 1.

5.На экране от щели влево и вправо найдите 1-й max для зеленого цвета. Запишите расстояние h от щели до середины спектра в таблицу 1.

6.На экране от щели влево и вправо найдите 1-й max для фиолетового цветов. Запишите расстояние h от щели до середины спектра в таблицу 1.

7.Повторите пункты 4-6 для максимума второго порядка.

Таблица 4.12.1 – Экспериментальные данные

№ k	d (мм)	l (мм)	влево h₁ (мм)	вправо h₂ (мм)	hcp (мм)	λ (нм)	λ _ср (нм)	λ _табл (нм)
								Красный 760-620

								Зеленый 560-500

								Фиолетовый 450-380

Рисунок 1 – Прибор для изучения законов освещенности

Освещенность плоской поверхности, создаваемая точечным источником (в нашем модельном эксперименте его роль выполняет лампочка), определяется по формуле

(2)

где I- сила света точечного источника (в модельном эксперименте, при неизменном напряжении на лампочке, ее величину можно положить постоянному значению, равному одной условной единице), r- расстояние от источника до поверхности, α – угол между нормалью к поверхности и направлением распространения световых волн.

Порядок выполнения работы

Рисунок 1 – Схема подключения

3.Лампочку вставить в фотометр на 17-ом делении шкалы 5 (рис.1). Записать показания r и снять показания на миллиамперметре n.

4.Не меняя напряжения на лампе, повторить пункт 3, установив лампу на 13-ом и 10-ом делениях шкалы прибора и снять показания микроамперметра _ n.

5.Результаты измерений занести в таблицу 11.

6.На миллиметровой бумаге построить график зависимости n(r²).

Таблица 1 – Экспериментальные данные №1

№	Расстояние до источника r(см)	Показания микроамперметра n(мк А)

Эксперимент №2 Зависимость освещенности от угла падения α светового потока.

1.Установить лампочку в фотометре на 10-ом делении.

2.Установить ручку прибора 4 (рис.1) на 20⁰, снять показания n. Меняя угол падения светового потока α ( 50⁰, 80⁰), снять показания n(mA), данные занести в таблицу 4.13.2.

Таблица 2 – Экспериментальные данные №2

№	α	cosα	n (mA)
	20⁰
	50⁰
	80⁰

Эксперимент №1

1.Составить соотношения по формулам:

; ;

2.Полученные отношения освещённости должны быть близки обратному отношению квадратов соответствуюющих расстояний от источника до фотоэлемента.

3.Сделать вывод.

Эксперимент №2

1.По таблице Брадиса найти cos α, с учетом того, что (sin 90⁰ – α ) = cosα

2.Определить зависимость освещенности от угла падения света.

; ;

3.Сделать вывод.

12 3 4 5 Следующая ⇒