Методические указания по проведению лабораторных работ по курсу «Физика» (для студентов и преподавателей) (стр. 8 из 13)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА
СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕДИ.
Цель работы
1. Снять экспериментальную зависимость сопротивления меди от температуры.
2.Научится определять температурный коэффициент сопротивления.
Оборудование
1. Прибор для определения температурного коэффициента сопротивления.
2. Омметр.
3. Термометр.
4. Стаканы с водой и тающим снегом.
5. Электрическая плитка.
Теория
В металлических проводниках электрическое сопротивление обусловлено столкновением свободных электронов с колеблющимися ионами в узлах кристаллической решетки. По мере повышения температуры размах колебаний ионов увеличивается, что способствует большему рассеянию электронов, участвующих в упорядоченном движении. Кроме того с повышением температуры увеличивается скорость хаотического (теплового) движения электронов и они испытывают большее число столкновений с ионами кристаллической решетки. Все это приводит к тому, что с повышением температуры сопротивления проводника, а следовательно и удельное сопротивление увеличивается.
Обозначим R сопротивление проводника при t С, а R0 при t=
. Величинуα= R-R0 / (R0 t) (1)
называют температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Численно температурный коэффициент сопротивления показывает относительное изменение сопротивления при нагревании проводника на 10С (lК) и измеряется в 0С-1 или K-1, что одно и тоже.
У большинства химически чистых металлов температурные коэффициенты сопротивления близки к 1 /273 K-1, а у некоторых сплавов они настолько малы, что во многих практических случаях ими можно пренебречь.
Порядок выполнения работы
1. Опустить прибор, для определения температурного коэффициента сопротивления в тающий снег и выдержать его там в течении некоторого времени, пока температура проводника не будет равна 00С.
2. Измерить сопротивление R0 с помощью омметра.
3. Перенести прибор для определения температурного коэффициента сопротивления в стакан с водой и, нагревая воду, измерять сопротивление R через каждые 20 - 40 градусов.
4. Вычислить для каждого измерения температурный коэффициент сопротивления по ф6рмуле (l).
5. Определить абсолютную ошибку измерения ∆α = | αтабл - α |, для меди αтабл =0,0042 К-1.
6. Определить относительную ошибку измерения δα = (∆α / αтабл) 100%.
7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
8. Построить график зависимости сопротивления R от температуры t.
9. Сделать вывод о характере этой зависимости.
Таблица1.
| № | t(0С) | R0(Ом) | R(Ом) | α(К-1) | ∆α(К-1) | δα(%) |
| 1 2 3 4 5 6 | 0 20 40 60 80 100 |
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. ТКС меди 0,0042 К-1. Что это означает?
2. Сопротивление медного проводника при 00С равно 1 Ом. Каким оно будет при 1000С ?
3. Сопротивление стального и вольфрамового проводников при 00С одинаковы..Будут ли одинаковы при 2000С? ТКС стали 0,006 К-1, вольфрама 0,005 К-1.
4. Сопротивление стального и вольфрамового проводников при 500Содинаковы. Каким они будут при 100С ?
5. Где применяются проводники с большим ТКС?
Вариант 2
1. ТКС константана 0,000021 К-1. Что это означает?
2. Сопротивление константанового проводника при 1000С равно 1,002 Ом. Каким оно будет при 00С ?
3. Сопротивление алюминиевого и нихромового проводников при 200С одинаковы..Будут ли одинаковы при 800С? ТКС алюминия 0,004 К-1, нихрома 1,0001 К-1.
4. Сопротивление алюминиевого и нихромового проводников при 600С одинаковы. Каким они будут при 300С ?
5. Где применяются проводники с малым ТКС?
Рекомендуемая литература
1. Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.
Цель работы: научиться определять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оборудование
1.Источник постоянного напряжения
2. Реостат.
3. Амперметр.
4. Вольтметр.
5. Ключ.
6. Соединительные провода.
Теория
Для поддержания тока в проводнике необходимо, чтобы разность потенциалов (напряжение) на его концах была неизменной. Для этого используется источник тока. Разность потенциалов на его полюсах образуется вследствие разделения зарядов на положительные и отрицательные внутри источника тока. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние силы(силы не электрического происхождения: сила Лоренца, силы химической природы). Величина, измеряемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока(ЭДС)
Е=А/q (1)
Единица измерения ЭДС вольт (В). 1В - это ЭДС такого источников в котором для перемещения(разделения)заряда 1Кл сторонние силы совершают работу 1Дж. Когда цепь замкнута, то разделенные в источнике тока заряды образуют электрическое поле которое перемещает заряды во внешней цепи. Внутри источника тока заряды движутся навстречу электрическому полю под действием сторонних сил. Таким образом, энергия, запасенная в источнике тока, расходуется на работу по перемещению заряда во внешней и внутренней цепях с сопротивлениями R и г.
Е=ІR+Іг =Uвн+Іг (2)
Из последнего выражения следует, что если сила тока в цепи равна нулю (цепь разомкнута), то Е= U вн.., т.е. ЭДС источника равна напряжению на полюсах разомкнутого источника тока. Зная ЭДС источника тока, напряжение на внешнем участке при замкнутой цепи и ЭДС источника, можно найти внутреннее сопротивление источника тока
г= (Е-U вн.)/І (3)
Порядок выполнения работы
1. Собрать электрическую цепь
2. Измерить напряжение на полюсах источника тока при разомкнутом ключе К. Это напряжение равно ЭДС источника тока Е.
3. Замкнуть ключ К и измерить напряжение С и силу тока I в цепи при трех различных сопротивлениях реостата.
4. Результаты занести в таблицу 1
Таблица 1.
| № | Е (В) | Uвн. (В) | І (А) | г (Ом) |  |
| 1 | |||||
| 2 | |||||
| 3 |
5. Найти среднее значение гср =(r 1+ r 2+ r 3)/3
6.Найти абсолютные погрешности измерения каждого сопротивления г.
7.Найти относительную погрешность для каждого измерения.
8. Сделать вывод о проделанной работе.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Что такое ЭДС источника тока?
2. ЭДС источника тока 1В.Что это означает?
3. Какие силы совершают работу по перемещению зарядов во внутренней цепи? Назовите эти силы.
4. Для перемещения заряда 5 Кл внутри источника тока совершается работа 10 Дж.
Чему равна ЭДС источника?.
5. Два источника тока соединяются последовательно. Для перемещения заряда 2Кл
внутри источников совершается работа 2 и 4 Дж. Найти ЭДС этой батареи.
Вариант 2
1. Что такое напряжение?
2. Напряжение на участке цепи 1В. Что это означает?
3. Какие силы перемещают заряды во внешней цепи?
4. Для перемещения заряда 1 Кл во внешней цепи совершается работа 20 Дж. Чему равно напряжение на этом участке?
5. Два резистора соединяются последовательно .Для перемещения заряда 5Кл по этим резисторам совершается работа 5 и 10 Дж. Найти напряжение на концах этих резисторов.
Рекомендуемая литература
1. Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 10
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ
ЛАМПОЙ НАКАЛИВАНИЯ, ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЕЁ ЗАЖИМАХ
Цель работы: экспериментально исследовать зависимость мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на зажимах.
Оборудование
1. Источник постоянного напряжения
2. Реостат ползунковый.
3. Амперметр.
4. Вольтметр.
5. Ключ.
6. Соединительные провода.
7. Электрическая лампочка.
Теория
При замыкании электрической цепи ( см. рис.1) на ее участке с сопротивлением R, током І, напряжение на концах U производится работа А (Дж)
А=ІІt=І2Rt=U2 t/R (1)
Величина, равная отношению работы тока ко времени, за которое она совершается называется мощностью Р (Вт)
P=А/t (2)
Следовательно,
Р=ІU= І2R=U2 /R (3)