Определение удельного сопротивления проводника (лабораторная работа)

Автор: · Опубликовано · Обновлено

Цель: Научиться измерять удельное сопротивление проводника.

Эта лабораторная работа является фактически экспериментальной задачей на определение некоторой физической величины. На этом примере мы вам покажем, как такие задачи решаются.

Выполнение работы:

1. Ha первом этапе необходимо четко осознать цель поставленного задания: найти удельное сопротивление проводника.

2. Вторым пунктом решения задачи является описание объекта (предмета) задачи. Здесь, в зависимости от того, какие проводники предложены для исследования, возможны варианты: это может быть обычный кусок проводника (рис.

5.4) или проводник, из которого изготовлена обмотка реостата (рис. 5.5) и т. п.

3. Теперь необходимо найти формулы (уравнения, системы уравнений), в которые входит искомая величина. В нашем случае это удельное сопротивление. Эти формулы помнить не обязательно.

Их можно найти в учебниках, справочниках, в памяти компьютера и т. д. Наконец, можно обратиться к своим товарищам или учителю. К моменту выполнения работы вам известна лишь одна формула, в которую входит искомая величина: R = ρ • l / S.

Если вы попробуете решить задачу, исходя именно из этой закономерности, то это значит, что вы избрали метод решения задачи.

4. Теперь следует решать задачу в общем виде ρ = RS / l и сравнить решение с объектом исследования, показав на рисунках соответствующие величины (l, S).

5. Из общего решения видно, что задача распадается на подзадачи: а) необходимо найти сопротивление проводника R; б) определить площадь его поперечного сечения S; в) измерить длину l.

а) Неизвестное сопротивление проводника R проще всего определить, использовав закон Ома для однородного участка цепи I = U / R, откуда R =U / I. Для этого необходимо будет составить электрическую цепь, схема которой показана на рис. 5.6, и произвести нужные измерения.

б) Если проводник имеет цилиндрическую форму, то его поперечным сечением является круг. Площадь круга S = πd2 / 4. Следовательно, измерять необходимо диаметр проводника d.

в) Длину проводника l в первом случае можно измерить линейкой. В другом же случае длину проводника реостата можно получить как произведение длины одного витка l1 = πD на количество витков n: l = πDn.

Для реостата диаметр проводника d = L / n, где L — длина намотки, а n — количество витков в ней: S = πL2 / 4n2.

Таким образом, все подзадачи решены.

6. Следующим этапом решения задачи является получение рабочей формулы: решения подзадач подставляют в общее решение задачи:

а) для случая прямого проводника

ρ = RS / l = (U / I) • (πd2 / 4) • (1 / l);

б) для реостата

ρ = RS / l = (U / I) = (πL2 / 4n2) • (1 / πDn) = UL2 / 4n3ID.

7. Когда рабочая формула готова, можно избрать средства измерения (экспериментирования).

а) Для случая, когда вы измеряете сопротивление прямого проводника: вольтметр для измерения напряжения, амперметр для измерения силы тока; источник тока, выключатель, соединительные проводники для составления электрической цепи (рис. 5.6); штангенциркуль или микрометр для измерения диаметра проводника; линейка для измерения длины проводника.

б) Аналогично выбираются средства экспериментирования и для случая реостата.

8. Составить электрическую цепь; произвести необходимые измерения, записав значение измеренных величин в единицах СИ:

U = В, d = м, I = А, l = м.

9. Выполнить необходимые вычисления. По справочным таблицам установить, из какого вещества изготовлен исследуемый проводник.

10. Одним из известных вам способов вычислите погрешности полученного результата.

Дополнительные задания: Определить электропроводимость исследуемого проводника и удельную электропроводимость вещества, из которого он изготовлен.

Определение удельного сопротивления


Также можно почитать…

Метки:

Читайте также: