Основные расчетные формулы

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

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. Как можно рассчитать сопротивление нити накала лампы. Вывести формулу.
   
   
2. 

1. 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:

1. 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