Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра физики
Электротехническая лаборатория
Лабораторная работа №201-6
Изучение зависимости температуры нити лампы накаливания от потребляемой мощности
Выполнил студент
Гр РТС-312
Болгов Егор
Проверил __________________
Санкт – Петербург
2004 г.
Оглавление:
1. Теоретические данные.. 3
2. Цель работы... 4
3. Порядок выполнения работы... 5
4. Таблицы... 6
Ток, текущий по нити лампы накаливания, нагревает проводник и заставляет излучать.
В установившемся режиме вся подводимая к проводнику мощность
P=UI (1)
Идет на излучение.
Мощность, излучаемая единицей поверхности металла, который нагрет до абсолютной температуры T, определяется соотношением:
(2)
,где σ = 5,67*10-8 Вт/(м2*К4) – постоянная Стефана – Больцмана. К=0,30 – коэффициент поглощения вольфрама (он равен доле падающего излучения, которая поглощается нагретым телом).
Если нить лампочки – цилиндрический проводник с диаметром D и длинной L, то величина излучающей поверхности равна (πDL), а мощность, излучаемая лампочкой, определяется выражением:
(3)
из (1) и (3) вытекает
Для определения абсолютной температуры T воспользуемся формулой зависимости сопротивления металлических проводников от температуры,
отсюда
, где R0 – сопротивление проводника при 00С (значение R0 дано на рабочем месте), t – температура по шкале Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления (он равен относительному увеличению сопротивления проводника при нагревании его на 1 градус).
В общем случае α зависит от температуры. В ограниченном диапазоне температур (до 5000 С) этой зависимостью можно пренебречь и считать α=const(t).
Для чистых металлов α≈1/273. В настоящей работе в качестве проводника используется нить лампочки накаливания из вольфрама с температурным коэффициентом α=4.8*10-3.
По закону Ома сопротивление лампочки R=U/I. Таким образом для температуры T=273+t получим выражение:
Сопротивление вольфрамовой нити диаметром D и длинной L при 00С равно:
Удельное сопротивление при 00С для вольфрама имеет значение ρ0=5,5*10-8 Ом.
Геометрические размеры проводника найдем, используя два соотношения: формулу для сопротивления R0 однородного проводника и выражение для мощности, излучаемой поверхностью нагретой нити лампочки.
Получение вольт-амперной характеристики проводника, определение по ней зависимости T(P),оценка неэлектрических параметров проводника – длины и диаметра – по результатам электрических измерений I(U) и заданному значению R0.
1. Включить выпрямитель в сеть, ключ К1 перевести в верхнее положение. Потенциометром П1 установить по вольтметру напряжение 1-2 В.
2. Изучаемый проводник (лампочка) включен последовательно с потенциометром П2. Вывести П2 до отказа вправо, при этом увеличивается ток по амперметру А.
3. С помощью П1 подобрать напряжение U, при котором ток в цепи будет максимальным. Значения напряжения U и тока занести в таблицу. Разбить диапазон 0 – U на 10-15 интервалов и снять зависимость I(U). Результат занести в таблицу. Построить график.
4. Вычислить сопротивление проводника R=U/I. Результат занести в таблицу, построить график зависимости R(U).
5. Во всех измеренных точках вычислить температуру проводника по кельвину. Результат занести в таблицу.
6. Вычислить мощность P и корень четвертой степени из мощности. Занести в таблицу. Построить график .
7. Выбрать линейный участок на графике и определить угловой коэффициент прямой.
8. Оценить длину и диаметр проводника.
9. Вычислить погрешности.
U |
I |
R, Ом |
T, К |
P, Вт |
|||
Дел |
В |
дел |
А |
||||
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.