Определение удельного сопротивления проводника.

Цель работы: определить удельное сопротивление проводника.

 

Теория. Все металлы в твердом и жидком состоянии являются проводниками электрического тока. Опыты показывают, что при прохождении электрического тока масса металлических проводников остается постоянной, не изменяется и их химический состав. Это говорит о том, что в создании электрического тока в металлах участвуют только электроны. При отсутствии внешнего электрического поля свободные электроны перемещаются в кристалле металла хаотически. При наличии электрического поля свободные электроны, кроме хаотического движения, приобретают упорядоченное движение в одном направлении, и в проводнике возникает электрический ток. Таким образом, электрический ток может быть получен только в веществах, в которых имеются свободные заряженные частицы, и, чтобы они пришли в движение, нужно создать в проводнике электрическое поле.

Основная электрическая характеристика проводника - сопротивление. Сопротивление проводника представляет собой как бы меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока. Разные металлы имеют разные удельные количества (находящиеся в единице объема) свободных зарядов. Поэтому сопротивление проводника зависит от материала, а так же его геометрических размеров. Для сравнения электрических характеристик проводников удобнее пользоваться величинойихудельного сопротивления.

Сопротивление R проводника длинной l постоянной площадью поперечного сечения Sравно:

Приборы и принадлежности: Источник тока, реохорд, реостат, амперметр на 2 А, вольтметр на 6 В, микрометр, ключ, соединительные провода.

 

Порядок проведения работы:

1. Измерить диаметр проволоки реохорда d (мм).

2. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.2.1.). Для этого нужно знать:

Рисунок 2.1.

2.1. Амперметр в электрическую цепь подключается последовательно.

2.2. Вольтметр в электрическую цепь подключается параллельно.

2.3. В этой цепи R_x – реохорд.

2.4. R –реостат (для поддержания постоянного значения тока I во время опытов).

3. Определяем удельное сопротивление проводника, для этого нужно:

3.1. Установить длину реохорда на 30 см.

3.2. Измерить величину тока I в электрической цепи и напряжение Uна концах проводника.

3.3. По закону Ома для участка цепи определить R_x по формуле: .

3.4. Вычислить площадь поперечного сечения проводника по формуле .

3.5. Используя формулу , определить удельное сопротивление проводника по формуле: .

4. Повторить работу с электрической цепью, установив реохорд сначала на 40 см, а потом на 50см, используя для этого пункты 3.1. – 3.5.

4.1. Найти среднее значение , используя конечный результат трёх опытов, по формуле: .

5. Найти относительную погрешность по формуле: , используя значение из таблицы 5.1.

 

Таблица 5.1. Удельное сопротивление ρ (при 20 ^оС) и температурный коэффициент сопротивления α металлов и сплавов.

Вещество	ρ, «10-8 Ом*м или «10-2 Ом*мм2/м	α, К-1	Вещество	ρ, «10-8 Ом*м или «10-2 Ом*мм2/м	α, К-1
Алюминий Вольфрам Латунь Медь Никелин	2,8 5,5 7,1 1,7	0,0042 0,0048 0,001 0,0043 0,0001	Нихром Свинец Серебро Сталь	1,6	0,0001 0,0037 0,004 0,006

6. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 6.1.

 

Таблица 6.1.

№ П/П	d, (м)	l, (м)	I, (A)	V, (B)	R, (Oм)	S, (м2)	, (Ом м)	, (Ом м)	, (%)
1.
2.
3.

 

7. Сделать вывод о проделанной работе.

8. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Почему металлы являются хорошими проводниками электрического тока?

2. Что необходимо для создания электрического тока в веществе?

3. Какова природа электрического сопротивления металлов?

4. Почему разные металлы имеют разные удельные сопротивления?

5. Определите сопротивление 1 метра алюминиевой проволоки, сечение которой равно 1 мм².

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8.