Лабораторная работа №2.8
«Определение удельного сопротивления проводника»
Цель работы: Изучить зависимость протекающего по проводнику постоянного тока от величины прикладываемого напряжения и определить удельное сопротивление проводника.
Оборудование: 1)источник постоянного напряжения;
2) амперметр;
3) реостат;
4) ключ;
5) соединительные провода.
Краткая теория
- Объяснить механизм электропроводности в проводниках.
Рассмотрим отрезок однородного цилиндрического проводника длиной l. Для того чтобы в этом проводнике шел постоянный ток I, необходимо внутри проводника поддерживать постоянное электрическое поле Е.
При направленном движении по проводнику свободные электроны испытывают соударения с атомами кристаллической решетки, теряют свою энергию и не могут больше участвовать в потоке движущихся заряженных частиц.
- Сформулировать закон Ома для участка цепи и для полной цепи.
Обобщенный закон Ома для произвольного участка цепи: IR12 = U12 = (j1 - j2) + e12
т.е. произведение силы тока на сопротивление участка цепи равно сумме падения потенциала на этом участке цепи и ЭДС всех источников эл. Энергии, включенных на данном участке цепи.
Закон Ома для замкнутой эл. цепи: IR = e или I = e(R + r), где e - алгебраическая сумма всех ЭДС в цепи.
- Что такое сопротивление проводника? От чего зависит сопротивление?
Электрическим сопротивлением называется величина R, обратная проводимости проводника. Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров и формы, а также материала, из которого сделан проводник.
- Какие характеристики проводимости определяют величину сопротивления?
Величина удельного сопротивления Ме зависит от строения его кристаллической решетки. В идеально правильной кристаллической решетке при температурах близких к 0К электроны, упорядоченное движение которых создает электрический ток, практически не взаимодействуют с ионами кристаллической решетки, и сопротивление такого проводника равно нулю. При повышении температуры возрастает сопротивление проводника.
- Какие характеристики проводимости определяют величину сопротивления?
Обозначим коэффициент пропорциональности, характеризующий электрическую проводимость проводника, через G; величина R, обратная проводимости проводника, R=1/G называется электрическим сопротивлением, т.е. чем больше G тем меньше R.
- Как можно рассчитать сопротивление нити накала лампы. Вывести формулу.
- Что называется удельным сопротивлением вещества, температурным коэффициентом сопротивления. Какими величинами они характеризуются.
Коэффициент пропорциональности зависит от рода вещества и его состояния и называется удельным сопротивлением вещества, из которого сделан проводник.
Зависимость удельного сопротивления от температуры можно охарактеризовать температурным коэффициентом сопротивления данного вещества:
- Почему при нагревании сопротивление проводника увеличивается?
Повышение температуры металла приводит к увеличению интенсивности теплового колебательного движения ионов относительно узлов кристаллической решетки. Электроны, создающие электрический ток, сталкиваются с колеблющимися ионами, передают им часть своей энергии и отклоняются от первоначального направления движения. В результате этого при неизменном напряжении на концах проводника сила тока уменьшается, следовательно, по закону Ома для участка цепи, возрастает сопротивление проводника.
Схема установки
Основные расчетные формулы