ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»Кафедра общей и технической физикиЛаборатория виртуальных экспериментовОтчет по лабораторной работе №10«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ»Выполнила: студентка гр. ИЗБ-22-1 Оценка:______Дата:________Проверил: _____________ _________ /_____________/ ^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}Санкт-Петербург2023Цель работы1. Определить температуру металлической проволоки при протекании через неё электрического тока;2. Измерить удлинение проволоки при нагревании;3. Определить коэффициент линейного термического расширения.Краткие теоретические сведенияЯвления, изучаемые в работе1. Нагревание проводника при прохождении через него электрического тока;2. Удлинение проводника при нагревании.Основные определения Коэффициент линейного расширения – физическая величина, равная относительному изменению линейного размера тела при изменении температуры тела на один кельвин.Ток – упорядоченное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля.Сила тока - скалярная физическая величина, численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени.Напряжение между двумя точками электрической цепи равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую.

---

Коэффициент термического расширения – величина, характеризующая относительную величину изменения объема или линейных размеров тела с увеличением температуры на 10 К при постоянном давлении.Упругость  свойство тел изменять форму и размеры (деформироваться) под действием на­грузок и самопроизвольно восстанавливать первоначальные форму и размеры при прекращении внешних воздействий.Деформацией называют любое изменение размеров и фор­мы тела.Тепловым (температурным) расширением называется изменение линейных размеров тел при изменении температуры этих тел.Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки (то есть тело возвращается к первоначальным размерам и форме), и пластической, если после снятия нагрузки деформация не исчезает (или исчезает не полностью).Твёрдое тело – агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов отличающееся от других возможных агрегатных состояний (плазма, газ, жидкость)Экспериментальная установка Схема установки показана на рисунке 5. Пояснения к схеме: 1 – теплоизоляционная трубка; 2 – исследуемая проволока; 3 – груз для поддержания проволоки в натянутом состоянии; 4 – микрометрический индикатор; 5 – нагрузочное (эталонное) сопротивление; 6 – блок питания; 7 – цифровой вольтметр измеряющий падение напряжения на нагрузочном сопротивлении; 8 – цифровой вольтметр измеряющий падение напряжения на проволоке; 9 – пульт переключения нагрузочного сопротивления (10 Ом или 30 Ом); 10 – пульт "НАГРЕВ" позволяет подключать/отключать ток в цепи, не выключая источник питания. Исходные данные:- проволока - материал алюминий;- d = 0,2 мм;- коэффициент теплоотдачи = 0,6 Вт/м2 ;- = 1 метр;Погрешность прямых измерений:⃤ l=0,5 мкм⃤ Uпр = 0,01 В⃤ Uэт = 0,01 В⃤ I = 0,01 A⃤ U = 1 BТаблица 2 Результаты измерений и вычислений X

Uэт	Uпр	I	Rпр.0	⃤ l, мкм
0,97	0,02	0,03233	0,61862	0
1,94	0,05	0,06	0,833333	0
Среднее			0,725977
Uэт	Uпр	I	Rпр.t	⃤ l, мкм	t, ˚C	⃤ t, ˚C	α	ρ, кг/
Нагревание
4,59	0,4	0,46	0,87146	28	67,71331	47,71331	5,86838E-07	2,6897582E+03
9,17	0,82	0,92	0,89422	89	75,17799	55,17799	1,61296E-06	2,6883124E+03
13,75	1,24	1,38	0,901818	169	77,66984	57,66984	2,93047E-06	2,6878297E+03
18,33	1,66	1,83	0,905619	309	78,91644	58,91644	5,24472E-06	2,6875882E+03
22,89	2,1	2,29	0,917431	482	82,79036	62,79036	7,67634E-06	2,6868379E+03
27,43	2,56	2,74	0,933285	1274	87,98977	67,98977	1,87381E-05	2,6858308E+03
31,95	3,04	3,2	0,951487	1978	93,95939	73,95939	2,67444E-05	2,6846745E+03
36,45	3,54	3,65	0,971193	2504	100,4225	80,42251	3,11356E-05	2,6834226E+03
40,92	4,07	4,09	0,994624	3650	108,1068	88,10681	4,1427E-05	2,6819342E+03
45,36	4,63	4,54	1,020723	4819	116,6665	96,66653	4,98518E-05	2,6802763E+03
Охлаждение
40,92	4,07	4,09	0,994624	3659	108,1068	88,10681	4,15291E-05	2,6819342E+03
36,45	3,54	3,65	0,971193	2513	100,4225	80,42251	3,12475E-05	2,6834226E+03
31,95	3,04	3,2	0,951487	1982	93,95939	73,95939	2,67985E-05	2,6846745E+03
27,43	2,56	2,74	0,933285	1881	87,98977	67,98977	2,76659E-05	2,6858308E+03
22,89	2,1	2,29	0,917431	1794	82,79036	62,79036	2,85713E-05	2,6868379E+03
18,33	1,66	1,83	0,905619	1724	78,91644	58,91644	2,92618E-05	2,6875882E+03
13,75	1,24	1,38	0,901818	1575	77,66984	57,66984	2,73106E-05	2,6878297E+03
9,17	0,82	0,92	0,89422	1482	75,17799	55,17799	2,68585E-05	2,6883124E+03
4,59	0,4	0,46	0,87146	1399	67,71331	47,71331	2,9321E-05	2,6897582E+03
Средние значения
24,01684211	2,288947368	2,403157895	0,931736695	1753,210526	87,48207265	67,48207265	2,39217E-05	2,6859291E+03

---

Расчетные формулы:

1. 
   , Ом, где
   

U_эт - показания верхнего (на стенде) вольтметра, В;

2. 
   , Ом, где
   

U_пр - показания нижнего (на стенде) вольтметра, В;

3. 
   , С, где
   

λ – термический коэффициент сопротивления, К^-1 ,R_{пр. t} – сопротивление проволоки при разных температурах, Ом, R₀ – начальное сопротивление проволоки, определяется как среднее при напряжении 1 и 2 В, Ом;

4. 
   , К^-1 , где
   

l -l₀– удлинение проволоки, м, l – начальная длина проволоки, м, ∆T – изменение температуры, К, α - коэффициент линейного термического расширения исследуемого материала;

5. 
   , , где
   

- коэффициент линейного термического расширения материала , a_V– коэффициент объемного термического расширения тела, ;

6. 
   , где
   

r₀– исходная плотность тела при температуре T_1, , r – плотность тела при температуре T_{2, ,} a_V– коэффициент объемного термического расширения тела, ∆T – изменение температуры тела.Формулы погрешности косвенных измерений:1. ;2.

---

;

3.

4.

Расчеты

Пример:
0,618620476

0,833333333

0,725977, Ом

67,71331






= 7,17651




2,6897582*
Расчёт погрешности косвенных измерений:

1.

2.

3. 1,68477E-08

7,0341341E+00 кг/



Вывод

В ходе лабораторной работы был получен коэффициент линейного термического расширения и плотность алюминиевой проволоки, равные:



.

---

Смотрите также файлы

• Исполнитель Робот Задание 1.docx

• Управление поведением персонала.odt

• Подготовила студентки группы ю 2 Магомедова А.pptx

• Внеклассное мероприятие в начальной школе Подготовила учительница начальных классов Крутова С. А. Цели и задачи мероприятия.docx

• Задания для практических занятий по курсу Жилищное право.docx