Измерение удельного сопротивления хромоникелевого провода прибором FPM-01 (Лабораторная работа № 4)

Лабораторная работа 4

Измерение удельного сопротивления

хромоникелевого провода прибором FPM-01

Цель работы: измерение удельного сопротивления хромоникелевого провода техническим методом.

Задание 1. Определить активное сопротивление проволоки с учетом сопротивления амперметра и вольтметра.

Задание 2. Вычислить удельное сопротивление хромоникелевой проволоки, сравнить с истинным значением и найти рабочую погрешность.

Приборы и принадлежности: прибор FPM-01 с хромоникелевым         проводом.

Теория метода

Способность вещества проводить электрический ток характеризуется его удельным сопротивлением r либо удельной проводимостью l. Их величина определяется химической природой вещества и условиями, в частности температурой, при которой оно находится.

Для большинства металлов при температурах, близких к комнатной,        r изменяется пропорционально абсолютной температуре Т

r ~ Т.                                                           (1)

При очень низких гелиевых температурах наблюдается отступление от этой закономерности. Величина r при температуре жидкого гелия (4,2 К)       зависит от чистоты материала и наличия механических напряжений в образце. По отношению r_комн / r_Не судят о идеальности кристаллической структуры     металла, из которого изготовлен образец. В случае Ag хорошим отношением считается 30. В монокристаллических пленках Ni, полученных в одной из лабораторий Института физики имени Л. В. Киренского, это отношение достигало 1000 (рекордная величина), что говорит о высоком совершенстве образцов.

Еще в 1826 г. Георг Ом опытно установил, что сила тока в проводнике пропорциональна напряжению между концами этого проводника

                                                       (2)

где  – электропроводность, или проводимость проводника. Величина , обратная проводимости, называется электрическим сопротивлением проводника. Вводя в (2) сопротивление R, получим закон Ома для участка цепи (не содержащего источник тока)

.                                                           (3)

В отличие от r, величина R зависит от формы и размеров проводника. Для однородного цилиндрического проводника

                                                        (4)

где  – длина проводника; S – площадь его поперечного сопротивления.          Из формулы (4) следует соотношение

                                                      (5)

Размерность в СИ

.

На практике r зачастую измеряют во внесистемных единицах .

Описание установки

Общий вид прибора FРМ-01 представлен на рис. 1. Основание 1 оснащено регулируемыми ножками, которые позволяют выравнивать прибор.
К основанию прикреплена колонка 2 с нанесенной шкалой 3. На колонне
смонтированы два неподвижных кронштейна 4 и один подвижный кронштейн 5, который может фиксироваться в любом месте колонны. Хромоникелевый провод 6 натянут между неподвижными кронштейнами и прикреплен к кубикам 7 при помощи винтов.

 

Рис. 1. Общий вид прибора FPM-01

Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается хорошее гальваническое соединение с резистивным проводом. На подвижном кронштейне нанесена черта, которая облегчает определение на шкале длины отрезка измеряемого хромоникелевого провода. Все контакты хромоникелевого провода подведены при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора 8, которая помещена в центральном корпусе и при      помощи винтов прикреплена к основанию.

Рис. 2. Лицевая панель

На лицевой панели измерительного блока находятся следующие управляющие кнопки:

– Р₁ – потенциометр регулировки тока;

– W₁ (СЕТЬ) – включатель сети.

– W₂ – переключатель служит для выбора точности измерения тока       и напряжения: отжатый – точное измерение тока; нажатый – точное измерение напряжения;

– W₃ – переключатель служит для выбора вида работы. Нажатая клавиша позволяет произвести измерение активного сопротивления измеряемого провода техническим методом. Отжатая клавиша обеспечивает соединение прибора с мостиком постоянного тока.

На задней стенке лицевой панели находится клемма

– Z – заземление.

Технические данные

Длина хромоникелевого провода	0,5 м
Диаметр хромоникелевого провода	0,36 мм
Номинальное активное сопротивление резистивного провода на полной длине	(5,6 ± 0,5) Ом
Регулирование измерительного тока в диапазоне	(100…250) мА
Изменение напряжения в диапазоне	(0,1…1,2) В
Точность определения длины провода Δ l	2 мм
Внутреннее сопротивление миллиамперметра RA	0,15 Ом
Внутреннее сопротивление вольтметра RV	2500 Ом
Удельное сопротивление измеряемого провода ρ	1,05
Рабочая погрешность измерения ρ, не более	8 %

Измерение сопротивления металлического проводника

Сопротивление проводника можно измерить наиболее просто при помощи амперметра и вольтметра (техническим методом).

1. Измерение активного сопротивления техническим методом с точным измерением тока.