Описание используемого метода

Измерения удельного сопротивления

Измерение удельного сопротивления происходит путем измерения сопротивления R металлического проводника заданной длины.

В данном приборе измерения производятся с помощью схемы, представленной на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема измерения сопротивления проводника:

R– активное сопротивление металлического проводника заданной длины; V – вольтметр; mA – миллиамперметр.

Механическая конструкция прибора

Общий вид прибора представлен на рис. 2.3. Основание 1 оснащено регулирующими ножками, которые позволяют выставить прибор горизонтально. На колонне 2 имеется шкала для определения длины отрезка металлического проводника, сопротивление которого требуется определить. На колонне смонтированы два неподвижных кронштейна 4 и один подвижный кронштейн 5, который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любом положении. Между верхним и нижним кронштейнами натянут металлический проводник 6, который прикреплен кубиками 7 при помощи винтов. Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается хороший электрический контакт с металлическим проводником. Нижний, верхний и центральный контакты металлического проводника соединены при помощи проводов низкого сопротивления измерительной частью прибора 8.

Рис. 2.3. Схема устройства прибора для определения удельного сопротивления металлического проводника

Далее следует описание функционального  назначения манипуляционных элементов на лицевой панели прибора.

Красная кнопка «Сеть» – выключатель сети. Нажатие клавиши вызывает включение напряжения питания. При этом загорается неоновая лампочка.

Черная кнопка под вольтметром – переключатель вида работы. Отжатая клавиша обеспечивает подсоединение прибора к мостику постоянного тока (в данной работе не используется). Нажатая клавиша позволяет произвести измерения активного сопротивления металлического проводника по используемому в данной работе методу.

Черная кнопка под миллиамперметром – переключатель схем, назначение которого определяется схемами на лицевой панели прибора: ненажатая клавиша – левая схема, нажатая клавиша – правая схема.

Ручка «Рег. тока» – потенциометр регулировки силы тока.

Ход выполнения работы

1. Основные характеристики вольтметра и амперметра, вмонтированных в прибор, свести в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Основные характеристики приборов

Перед началом работы кнопки под вольтметром и миллиамперметром должны быть нажаты.

2. Путем передвижения подвижного кронштейна установить рабочую длину проводника  = 0,5 м. При помощи потенциометра установить значение тока 80 мА и снять соответствующее показание вольтметра. Проделать данную операцию 8 раз, увеличивая значение тока с шагом 20мА. Данные занести в табл. 2.2. Повторить измерения еще для двух длин 0,4 и 0, 3 м .

Таблица 2.2

Результаты измерения тока и напряжения

№ п/п	0,5 м		0,4 м			0,3 м
	, мА	, B		, мА	, В	, мА	, В
1	80			80		80
2	100			100		100
3	120			120		120
4	140			140		140
5	160			160		160
6	180			180		180
7	200			200		200
8	220			220		220

3. Построить графики зависимости  для проволок разных длин. Для каждой длины , используя график, найти среднее значение

,

где  и  – значения тока и напряжения, взятые на графике в удобной точке у конца прямой.

4. Рассчитать значения удельного сопротивления по формуле:

,

где площадь поперечного сечения проводника S = (1,00 ±0,10)∙10^{-7 м2}.

Результаты занести в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Результаты расчета удельного сопротивления проводника

№	, м	, Ом	, Ом∙м	, Ом∙м	, Ом∙м	, Ом∙м
1
2
3

5. Произвести расчет ошибок. Первоначально определяется погрешность измерения сопротивления

,

где  и  – абсолютные ошибки измерения вольтметром и амперметром;

 и  – значения тока и напряжения, которые использовались при расчете сопротивлений. Рассчитать абсолютные погрешности удельного сопротивления

.

Данные занести в таблицу 2.3.

6. Записать окончательный результат в виде:

.

Сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Каков физический смысл электрического сопротивления? От чего зависит удельное сопротивление металлического проводника?

2. Сформулируйте закон Ома для неоднородного и однородного участка цепи, для замкнутой цепи.

3. Используя правила Кирхгофа, выведите формулы (2.7) и (2.8).

4. В чем суть метода определения удельного сопротивления, используемого в данной работе?

Литература

Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Изд. центр «Академия», 2007. § 96 –101.

РАБОТА № 3