Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры (Лабораторная работа № 3), страница 2

Необходимо учесть, что ввиду конечной скорости теплообмена исследуемый образец проводника принимает температуру окружающей среды (масла) не мгновенно, а с некоторым запозданием. Поэтому нагрев производится достаточно медленно.

Выполнение работы

Задание 1. Изучение зависимости сопротивления меди катушки от   температуры и определение температурного коэффициента сопротивления (ТКС)

Проверьте электрическую цепь по схеме рис. 1.

1. Установите ползунок реохорда D на середину шкалы (25 см). Сопротивление исследуемой катушки R_х установлено на магазине сопротивлений
МСР-63.

2. Включите питание источника постоянного тока (ключ К разомкнут).

Слегка замкните ключ К и, если стрелка гальванометра несколько отклонится от нулевого деления шкалы, замкните его окончательно.

Аккуратно вращая ручку декады МСР-63, например, 1 Ом по или против часовой стрелки, установите стрелку гальванометра на нулевое деление шкалы.

Если изменения положения стрелки гальванометра слишком большие, перейдите на меньшую декаду 0,1 Ом. Затем ключ К разомкните.

Сопротивление катушки R_х при комнатной температуре будет равно R магазина МСР-63. Занесите показание R магазина МСР-63 в табл. 1.

Спай термопары мультиметра должен касаться исследуемой катушки или быть внутри нее.

3. Включите нагреватель. Через некоторое время, когда температура термопары возрастет примерно на 8 ⁰С, замкните ключ К и установите стрелку гальванометра на нуль с помощью ползунка реохорда, передвигая его, например, вправо (l₂). При достижении ∆t = 10 ⁰С запишите значения плеч реохорда  l₁ и l₂ в табл. 1.

4. Следуя пункту 3, через каждые 10 ⁰C, изменением плеч реохорда l₁ и l₂, устанавливайте стрелку гальванометра на нуль, а данные l₁ и l₂ заносите
в табл. 1 вплоть до достижения температуры ~ 100 ⁰С. Температуру отсчитывайте по мультиметру 4.

5. Сопротивление катушки R_x рассчитайте по формуле (10) и занесите в табл. 1.

6. Постройте график зависимости .

7. По графику определите значение R₀, для чего продолжите полученную прямую до пересечения с осью R. Отрезок на оси R даст значение R₀.

8. Согласно данным табл. 1 по формуле (4) найдите температурный коэффициент сопротивления для температур 40 ⁰С, 60 ⁰С и 80 ⁰С. Найдите его среднее значение и погрешности методом среднего арифметического:

,      ,           .

Данные занесите в табл. 1.

Таблица 1

Номер опыта	Наименование показателей
	R, Ом	t, 0С	l1,		l2,	Rx, Ом	R0, Ом	, град-1	, град-1
1		20
2		30
3		40
4		50
5		60
6		70
7		80
8		90
		100
Среднее значение								ˇ	ˇ

Контрольные вопросы

1. Дайте понятие проводимости, удельного сопротивления, приведите единицы их измерения.

2. Как зависит сопротивление металлов от температуры?

3. Что называется температурным коэффициентом сопротивления?

4. На основании каких законов выводятся законы Кирхгофа для разветвленных электрических цепей?

5. Суть законов Ома: для однородного и неоднородного участков цепи, полной цепи и в дифференциальной форме.

6. Выведите рабочую формулу (7).

7. Какова теория уравновешенного мостика Уитстона?

8. Выведите формулу для вычисления измеряемого сопротивления в схеме мостика Уитстона.

9. Принцип работы термометров сопротивления. Почему его включают в мостовую схему?

10. Описать явление сверхпроводимости.

Библиографический список

1. Савельев И. В. Курс общей физики / И. В. Савельев. – М. : Наука, 1986. – Т. 2. – Гл. V. – С. 104–107, 108–112. (Постоянный электрический ток. §34. Закон Ома. Сопротивление проводников. § 36. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. §37. Мощность тока).

2. Грабовский Р. И. Курс физики / Р. И. Грабовский. – М.: Высш. шк., 2002. – Гл. XIII. – С. 269–280. (Постоянный электрический ток. §85. Ток в металлических проводниках. Сопротивление. Законы Ома. Работа и мощность тока. § 86. Разветвленная электрическая цепь. Правила Кирхгофа).