Лабораторная работа №11. Определение удельного сопротивления материала проводника

Цель работы: Определить удельное сопротивление материала, из которого изготовлена проволока.

Оборудование: проволока из материала с большим удельным сопротивлением, амперметр, вольтметр, линейка, источник постоянного напряжения, соединительные провода, ключ.

Теория:

Сопротивление определяется материалом проволоки, её длиной и площадью поперечного сечения.

ρ-удельное сопротивление материала, R- сопротивление проволоки, l - её длина, S- площадь её сечения.

z

Длину проволоки легко измерить линейкой. Площадь сечения находится через её диаметр d:

.

Поскольку диаметр мал, то непосредственно линейкой его измерить трудно. Поэтому можно воспользоваться следующим способом. На линейку наматывают N витков проволоки и измеряют толщину полученного мотка z.

Тогда диаметр равен:

Ход работы:

Последовательно определить следующие величины. Данные занести в таблицу.

1. Длина реостата z

2. Число витков N

3. Диаметр проволоки

4. Площадь поперечного сечения S=

5. Выписать с нижней стороны реостата его сопротивление в Омах.

6. Удельное сопротивление

7. Абсолютную погрешность

8. Относительную погрешность измерений

Записать доверительный интервал и определить по таблице, из какого материала изготовлена проволока, выписав все значения, попадающие в интервал.

z	l ,м	N	ρтаб,Ом∙м	I, А	U,В	d ,м	S, м2	R, Ом	ρ, Ом∙м	ε, %

Контрольные вопросы:

1.Что называется удельным сопротивлением проводника, чем оно отличается от сопротивления участка цепи R?

2.Чем обусловлено сопротивление проводников? От чего оно зависит?

3. Нарисуйте графики зависимости сопротивления проводников и полупроводников от температуры. Как изменяются сопротивления диода и резистора при увеличении температуры на 10 ⁰С?

4. Найдите площадь поперечного сечения алюминиевого провода длиной 0,5 км, имеющего сопротивление 7 Ом.

Лабораторная работа №12. Изучение последовательного и параллельного соединения проводников.

Цель работы: научиться соединять проводники последовательно и параллельно.

Оборудование: электронный конструктор «Знаток», источник электроэнергии, резисторы (проволочные спирали на панелях с клеммами, сопротивление каждого резистора указано на панели), амперметр постоянного тока, вольтметр постоянного тока, реостат ползунковый, ключ, соединительные провода.

Теория:

Потребители электрической энергии – электрические лампочки, электронагревательные приборы, провода и т. п. – обладают определенным сопротивление, поэтому их часто называют «проводниками» или резисторами. Обычно электрическая цепь состоит из нескольких резисторов, соединенных последовательно, параллельно или смешанно. Для простоты расчета электрических цепей резисторы мысленно заменяют одним, при включении которого режим цепи не нарушается, т.е. сила тока и напряжение остаются прежними. Сопротивление этого резистора называют эквивалентным общему сопротивлению нескольких резисторов, образующих цепь.

Ход работы:

Последовательное соединение резисторов.

1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке.

2.   После проверки электрической цепи преподавателем цепь замкнуть и измерить напряжение на отдельных резисторах. Для этого прикоснуться наконечниками проводов, идущих от вольтметра к клеммам резисторов.

3. Измерить напряжение на концах всей группы резисторов (участок АВ).

4. Проверить соотношение U =U₁+U₂+U₃ и сделать вывод.

5. По формуле I=U/R вычислить силу тока в каждом резисторе. Сравнить ее с показателями амперметра и сделать вывод.

6. Омметром определить эквивалентное сопротивление R_экв=R . Проверить справедливость формулы R_экв=R₁+R₂+R₃ и сделать вывод.

7. Результаты записать в таблицу

Номер опыта

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

Сила тока, А

R1

R2

R3

Rэкв

U1

U2

U3

UAB

I1

I2

I3

Iобщ

Параллельное соединение резисторов.

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

2. После проверки цепи преподавателем ключ замкнуть, с помощью реостата установить силу тока в цепи 1,5 – 2 А.

3. Переключить амперметр из магистрали в ту или иную ветвь и измерить силу тока в каждом резисторе. Проверить соотношение I=I₁+I₂+I₃ и сделать вывод.

4. Омметром измерить сопротивление разветвления (эквивалентное сопротивление) R_экв.

5. Проверить справедливость формулы 1/R_экв=(1/R₁)+(1/R₂)+(1/R₃) и сделать вывод.

6. Результаты записать в таблицу.

Номер опыта	Сопротивление, Ом				Напряжение UАВ, В	Сила тока, А
	R1	R2	R3	Rэкв		I1	I2	I3	Iобщ

Контрольные вопросы:

1. Восемь резисторов соединили по два последовательно в четыре параллельные ветви. Начертите схему соединения.

2. Учащийся при измерении напряжения на лампочке включил по ошибке амперметр вместо вольтметра. Что при этом произойдет?

3. Что изменилось на данном участке цепи, если включенный последовательно с ним амперметр показал увеличение силы тока?

4. Как включить 10 ламп для освещения трамвайного вагона, рассчитанных на напряжение 120 В? Напряжение на трамвайной сети 600 В.