Дослідження залежності опору металів від температури

Мета роботи: Виміряти залежність опору металевого провідника від температури і знайти температурний коефіцієнт опору міді.

Прилади і матеріали:

1. Прилад для вимірювання термічного коефіцієнта опору мідної дротини.

2. Омметр.

3. Термометр лабораторний.

4. Склянка металева.

5. Електроплитка.

6. Штатив з муфтою і лапкою.

7. Склянка з водою.

8. Комплект з'єднувальних проводів.

Теоретичні відомості:

Провідність металів зумовлена вільними електронами, які під дією електричного поля переміщуються вздовж провідника поміж іонами, що знаходяться у вузлах кристалічної ґратки металу. Опір металевого провідника зумовлюється переважно зіткненнями вільних електронів з іонами кристалічної ґратки. З підвищенням температури ймовірність таких зіткнень зростає внаслідок збільшення амплітуди коливань іонів. Залежність опору металу (в даній роботі мідної дротини) від температури в певному невеликому інтервалі температур (50-100˚С) наближено можна вважати лінійною: R = R ₀ ×(1+a·t)

де R ₀ - опір провідника при 0 °С, R - опір при температурі t°, a - температурний коефіцієнт опору металів.

Температурний коефіцієнт опору показує відносну зміну опору провідника при зміні його температури на 1К (1К = 1 °С).

Виведемо робочу формулу для обчислення температурного коефіцієнта опору в інтервалі температур t ₁ - t ₂: , звідки .

Прилад (рис.8.1), який застосовують для визначення температурного коефіцієнта опору міді, складається з котушки 1. Котушка - це картонний каркас 2, на якому намотано мідний ізольований провід. Кінці проводу виведено до затискачів 3, встановлених на пластмасовій колодці 4. У цій самій колодці закріплено скляну пробірку, в яку вставлений каркас котушки. Зверху в колодці є отвір 5 для термометра, який вимірює температуру обмотки котушки.

Хід роботи:

1. Складіть установку. Закріпіть прилад у лапці штатива і, відпустивши затискач муфти, занурте пробірку з котушкою в склянку так, щоб котушка була у воді. У цьому положенні прилад закріпіть.

2. Перевірте і підготуйте омметр для вимірювання опорів, виберіть шкалу з відповідним множником (х1; х10; х100).

3. Помістіть термометр в отвір колодки і стежте за його показами. Як тільки температура перестане змінюватися, виміряйте опір котушки.

4. Увімкніть електроплитку або нагрівник і вимірюйте значення опору через кожні 10 °С. Результати внесіть у таблицю.

5. При температурі 70 °С вимкніть нагрівник.

Температура t, °С
Опір провідника R, Ом

6. Побудуйте графік залежності опору від температури котушки для металевого провідника і напівпровідника.

7. За графіком виберіть довільну пару значень опору металу для температур t ₁ і t ₂ та обчисліть температурний коефіцієнт опору металів за формулою

.

8. За результатами досліджень зробіть висновок.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дайте відповіді на запитання:

 

1. Як залежить опір провідника від температури?

- Лінійно зменшується з ростом температури

- Лінійно збільшується з ростом температури

- Зменшується з ростом температури обернено пропорційно до квадрату температури

 

2. В яких одиницях в системі СІ вимірюється температурний коефіцієнт опору?

- Ом

-

- К

- Ом×м

 

3. Який вигляд має графік залежності опору провідника від температури?

- Парабола

- Гіпербола

- Пряма лінія

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9

Вивчення явища електромагнітної індукції

 

Мета роботи: Експериментально вивчити явища електромагнітної індукції та самоіндукції.

Прилади і матеріали: котушка з великою кількістю витків; дві котушки з осердями; два підковоподібні магніти; гальванометр демонстраційний; джерело постійного струму на 5...6 В; реостат на 30 Ом; реостат на 10 Ом; ключ; з'єднувальні провідники.

Хід роботи:

1. Приєднайте котушку з 1200 витків до гальванометра. Швидко вставте магніт у ко­тушку, спостерігаючи за показами приладу. За­лиште магніт у котушці і спостерігайте за стрілкою при­ладу. Потім швидко витягніть магніт з котушки, спостерігаючи за показами гальванометра. Зробіть висновок.
2. Повільно вставте в котушку, яка замкнена на гальванометр, або витягніть з неї два магніти, складені однойменними полюсами. Повторіть дослід, збільшивши швидкість руху магнітів. З'ясуйте, в яких випадках сила індукційного струму більша, і як змінюється напрямок струму під час досліду.
3. Повторіть досліди, рухаючи котушку відносно нерухомого магніту. Зробіть висновок.
4. Послідовно до гальванометра увімкніть ще й рео­стат і приблизно з однаковою швидкістю вставляйте в ко­тушку (або витягуйте з неї) магніт: спочатку, коли реостат виведено з кола (R = 0), а потім, коли введено повністю (R = 10 Ом). Зафіксуйте покази гальванометра і зробіть висновок.

Зберіть електричне коло за схемою рис.9.1.

1. Використовуючи ключ, замкніть й розімкніть коло, зафіксуйте при цьому напрям відхилення стрілки гальванометра. За напрямом відхилення стрілки визначте на­прям індукційного струму, напрям індукції магнітного поля цього струму, а за полярністю джерела струму — напрям струму в первинній котушці і напрям індукції магнітного поля цього струму. Поясніть, який напрям має індукційний струм порівняно з індукуючим під, час замикання й розмикання індукуючого струму, а також під час збільшення і зменшення індукуючого струму. Перевірте виконання в цих дослідах правила Ленца.
2. Використовуючи те саме коло, повністю виведіть реостат, замкніть коло і за допомогою реостата швидко збільшить і зменшіть опір кола. Зафіксуйте максимальне відхилення стрілки гальванометра при замиканні кола, при швидкому і повільному зменшенні опору кола. Зробіть висновок про значення ЕРС індукції в цих дослідах.
3. Вставте і вийміть з обох котушок сталеве осердя. Весь час спостерігати за показами гальванометра. Зробіть висновок.