Обновленная виртуальная лабораторная работа по физике "Определение температурного коэффициента сопротивления металлов"
https://mediadidaktika.ru/html5/109/index.html
Лабораторная работа № 2.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА
СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
Цель работы: определить среднее значение температурного коэффициента сопротивления меди.
Приборы и принадлежности: виртуальная интерактивная установка «Определение температурного коэффициента сопротивления металлов».
Рис. 1. Виртуальная интерактивная установка
лабораторной работы № 3.06.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Характеристикой проводящих свойств материала проводника является удельное сопротивление, т.е. сопротивление проводника, имеющего поперечное сечение, равное единице площади, и длину, равную единице длины. Если проводник с удельным сопротивлением имеет по всей длине одинаковое сечение , то его сопротивление может быть подсчитано по формуле
|
(1) |
Удельное сопротивление проводника зависит в общем случае от многих факторов: температуры, механических деформаций, напряженности магнитного поля, в которое помещен проводник, и т.п. Эти зависимости широко используется в измерительной технике и автоматике.
Зависимость сопротивления от температуры в общем виде может быть выражена многочленом
|
(2) |
где и - средние значения температурных коэффициентов, определяемых опытным путем, и - сопротивления при начальной () и конечной () температурах. В небольших интервалах изменения температур часто бывает достаточным при расчете ограничиться двумя членами ряда формулы (2). В этом случае формула для определения сопротивления имеет вид:
|
(3) |
Значения не являются постоянными и изменяются с изменением температуры, однако в некоторых температурных интервалах этот коэффициент можно характеризовать средним значением температурного коэффициента.
|
Применяемый в работе прибор (рис. 2) для определения температурного коэффициента меди состоит из катушки 1. Катушка представляет собой картонный каркас 2, на который намотан медный провод с лаковой изоляцией. Концы провода выведены к зажимам 3, установленным на пластмассовой колодке 4. В этой колодке закреплена стеклянная пробирка, в которую вставлен каркас катушки. Сверху в колодке имеется отверстие 5 для термометра, измеряющего температуру катушки. Прибор помещают в сосуд с водой. В сосуде имеется электрическая спираль с выведенным наверх клеммами. Подсоединив электрическую спираль к источнику тока, нагревают воду в сосуде, периодически считывая показания термометра и измеряя омметром сопротивление катушки. |
Рис. 2 |
Порядок ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Подготовьте в тетради таблицу для записи результатов измерений и вычислений.
Таблица
|
№ п/п |
, С° |
, Ом |
, С° |
, Ом |
, град-1 |
, град-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2. Залейте в сосуд воду на 2/3 высоты сосуда. Внимание: заливая воду в сосуд, примите меры к тому, чтобы вода не попала внутрь пробирки.
3. Вставьте в пробирку термометр.
4. Выждав некоторое время, пока выровняются температура воды и катушки прибора, запишите показания термометра .
5. Измерьте мультиметром сопротивление катушки , и запишите результаты в таблицу.
6. Подключите спираль к источнику тока и установите напряжение не более 24 В.
7. Следите за повышением температуры катушки. Когда температура катушки окажется кратной 10, т.е. =30, 40, 50 С° измерьте сопротивление катушки. Результаты измерений запишите в таблицу.
8. Используя результаты первого опыта и трех последующих (, ),вычислите для каждого опыта значение температурного коэффициента сопротивления меди по формуле:
|
|
которая выведена из зависимости (3).
9. Найдите среднее значение температурного коэффициента сопротивления меди .
10. Начертите график зависимости от температуры (в масштабе).
Контрольные вопросы
- Что называется температурным коэффициентом сопротивления?
- Удельная проводимость проводника. Физический смысл, единицы измерения, от чего она зависит?
- Какова зависимость сопротивления и удельного сопротивления проводника от температуры? Чем характеризуется эта зависимость?
- Температурный коэффициент сопротивления. Что он характеризует, от чего он зависит. В каких единицах измеряется?
- Как изменится сопротивление проводника с повышением температуры и почему? Математическое и графическое изображение этой зависимости.
- Сравнить зависимость изменения сопротивления металлических проводников и электролитов от температуры. Объяснить физику явлений, порождающих эту зависимость.
- Описать последовательность действий определения температурной зависимости сопротивления в ходе выполнения лабораторной работы.
- Изменится ли температурный коэффициент сопротивления, если определять его по удельному сопротивлению, а не по измеряемому сопротивлению?
- Зависит ли температурный коэффициент сопротивления от материала сопротивления. В чем физический смысл сопротивления проводника? От чего оно зависит?
- Напишите и объясните математическую зависимость сопротивления от материала и размеров сопротивления.
