Определение удельного сопротивления проводника (лабораторная работа)

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.

Рис. 5.4. Проводник

Рис. 5.5. Проводник — обмотка реостата

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.

Рис. 5.6. Схема электрической цепи для изме­рения сопротивления

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). Материал с сайта http://worldof.school

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.

На этой странице материал по темам:

• Лабораторная работа 5 «измерение удельного сопротивления проводника»

• Физика, лабораторная работа по определению сопротивления проводника

• Лабораторная работа определение удельного сопротивления реостата

• Доклад на тему удельное сопротивление проводника

• Решение задач с неизвестным удельным сопротивлением