1. Расчеты

1. Найти средние значения сопротивлений R_1x , R_2x , R_послед и R_парал .

2. Используя средние значения R_1x и R_2x , рассчитайте сопротивление при их последовательном и параллельном соединении. Сравните полученные зна-чения с экспериментальными результатами R_послед и R_парал пункта 1. Сделай-те вывод.

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1. Дайте определение сопротивления проводника. От каких величин оно зави-сит? Запишите формулу. Поясните смысл обозначений.

2. Сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи. Запишите фор-мулу.

3. Как рассчитать сопротивление при: а) последовательном, б) параллельном соединении проводников?

121

	Описания лабораторных работ					Электростатика и постоянный ток
				ПРОТОКОЛ
		измерений к лабораторной работе №44
	Выполнил(а)_____________________					Группа__________________
			Сопротивление 1
	№	R0,		l1,		l2,	R,
	п/п	Ом		м		м	Ом
	1
	2
	3
	Среднее
			Сопротивление 2
	№	R0,		l1,		l2,	R,
	п/п	Ом		м		м	Ом
	1
	2
	3
	Среднее
		Последовательное соединение сопротивлений
	№	R0,		l1,		l2,	R,
	п/п	Ом		м		м	Ом
	1
	2
	3
	Среднее
		Параллельное соединение сопротивлений
	№	R0,		l1,		l2,	R,
	п/п	Ом		м		м	Ом
	1
	2
	3
	Среднее

Дата________ Подпись преподавателя___________________

122

Электростатика и постоянный ток Описания лабораторных работ

Лабораторная работа № 46

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Цель работы – исследовать зависимость электрического сопротивления металлов от температуры, определить температурный коэффициент сопротив-ления исследуемых материалов.

Приборы и принадлежности : исследуемые проводники, нагреватель, тер-мометр, вольтметр универсальный В7-21А.

Общие положения

Электрическое сопротивление R – скалярная физическая величина, харак-теризующая свойство проводника противодействовать пропусканию электриче-ского тока и равная отношению напряжения U на концах проводника к силе то-ка I, протекающего по нему:

R = ^U_I .

Сопротивление проводников, наличие электрического тока в которых приводит к выделению тепла, называется омическим или активным . Сопротив-ление однородного проводника зависит от материала проводника и его геомет-рических размеров и может быть рассчитано по формуле:

R = ρ	l	,	(1)
	S

где l – длина проводника,

S – площадь поперечного сечения проводника

ρ – удельное электрическое сопротивление, характеризующее материал про-водника.

Электрическое сопротивление измеряют омметрами и измерительными мостами. Единица электрического сопротивления в СИ – Ом.

Электрическое сопротивление металлов связано с рассеянием электронов проводимости на тепловых колебаниях кристаллической решетки и структур-ных неоднородностях. Поэтому сопротивление металлов зависит от температу-ры. С большой степенью точности можно считать, что зависимость сопротив-ления металлов от температуры является линейной:

R = R0 (1 + αt) ,

(2)

где R – сопротивление при температуре t°C, R₀ – сопротивление при 0°C,

α – температурный коэффициент сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления – это величина , численно равная относительному изменению сопротивления проводника при изменении его температуры на 1°C:

123

Описания лабораторных работ

Электростатика и постоянный ток

α =

R

⋅ 1 .

R

t

0

Для чистых металлов температурный коэффициент представляет величи-

ну порядка α≈0,004 1/°C. Для некоторых электротехнических сплавов (манга-

нин, константан) α настолько мало, что им можно пренебречь и в достаточно

широком интервале температур считать сопротивление независящим от темпе-

ратуры.

Из формулы (2) следует, что

R − R0 ⋅1

α =

,

R

t

0

т.е. для определения α необходимо знать сопротивление при 0°С, которое, как

правило, неизвестно. Поэтому для определения α можно воспользоваться раз-

личными методами.

Первый метод состоит в том, чтобы использовать два значения сопротив-

ления, измеренного при двух различных температурах. В соответствии с фор-

мулой (1), можно записать:

R1 = R0 (1 + αt1 ) ,

(3)

R2

= R0 (1 + αt2 ) .

(4)

где R1 – сопротивление проводника при температуре t1°C, R2 – сопротивление

этого же проводника при температуре t2°C.

Решая систему (3) – (4), получим:

R2 − R1

α = R t

− R

t .

(5)

1 2

2 1

Несмотря на кажущуюся простоту, этот метод не очень хорош, т.к. воз-

можные случайные ошибки при измерениях сопротивления и температуры мо-

гут дать значительную ошибку в определении α.

Второй метод заключается в нахождении температурного коэффициента

сопротивления

с

помощью

R, Ом

графика

зависимости

сопро-

тивления проводника от тем-

R2

пературы. Теоретическая

за-

висимость должна иметь вид

прямой линии.

Температурный

коэф-

R1

фициент

сопротивления

α

также

рассчитывается

по

формуле (4), но сопротивле-

ния R1 и R2 и соответствую-

t1

t2

t, oC

щие им температуры t1 и t2

Рисунок 1

определяются

из

графика

R = f(t) (см. рис.1).

124

Электростатика и постоянный ток Описания лабораторных работ

Этот метод имеет существенные преимущества перед расчетным. При построении графика можно легко обнаружить грубые ошибки и исключить их влияние на результат.

Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из нагревателя, внутрь которого помещены исследуемые проводники; термометра для измерения температуры и прибора для измерения сопротивления.

Схема установки представлена на рис. 2. На схеме обозначены:

1. – вольтметр универсальный В7-21А,

2. – нагреватель,

3. – переключатель,

4. – термометр.

	2		4
1		R1
	3
B7-21A			.
		R2
	+
	_
	Рисунок 2

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1. В чем состоит цель работы?

2. Какие величины Вы будете измерять непосредственно?

3. Какой график необходимо построить по результатам эксперимента? Нари-суйте схематический график этой зависимости (по теории).

4. Запишите формулу, по которой Вы будете рассчитывать температурный ко-эффициент сопротивления. Поясните смысл обозначений.

Выполнение работы

1. Ознакомиться с инструкцией к универсальному вольтметру.

2. Измерить сопротивление каждого из двух исследуемых проводников при комнатной температуре.

3. Включить нагреватель и в процессе повышения температуры измерять со-противление проводников с выбранным шагом (через каждые 5°С−10°С) до

60°С−70°С.

125

Описания лабораторных работ Электростатика и постоянный ток

Оформление отчета