Файл: Методические рекомендации по организации и проведению лабораторных работ и практических занятий специальность 21. 02. 01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений.docx

Теория:

Законы электрического тока для последовательного соединения проводников:

Сила тока
Напряжение
Сопротивление

Законы электрического тока для параллельного соединения проводников:

Сила тока
Напряжение
Сопротивление

Проведение эксперимента и обработка результатов:

1. 
   С оберите электрическую цепь (рис. 5) и с помощью реостата установите стрелку амперметра на определенное деление.
   
2. 
   Измерьте вольтметром напряжение в общей цепи и на отдельных потребителях
   

рис. 5

3. 
   Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
   

Сила электрического тока I в цепи	Напряжение на резисторе				Сопротивление резистора
	U1	U2	Uобщ	R1		R2	Rобщ

4. 
   Соберите электрическую цепь (рис. 6) и с помощью реостата установите стрелку вольтметра на определенное деление шкалы.
   
5. 
   Измерьте поочередно амперметром силу электрического тока в общей цепи и в цепях отдельных потребителей.
   

рис. 6

6. 
   Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
   

Напряжение U на резисторе	Сила электрического тока в цепи			Сопротивление резистора
	I1	I2	Iобщ	R1	R2	Rобщ

---

7. 
   Проведите расчеты по результатам эксперимента.
   
8. 
   На основании проведенных опытов, сделайте вывод о том, выполняются ли законы электрического тока для последовательного и параллельного соединений проводников.
   

Отчет о лабораторной работе должен содержать

1. 
   Тему работы
   
2. 
   Цель работы
   
3. 
   Перечень используемого оборудования
   
4. 
   Теорию (заполненные таблицы)
   
5. 
   Описание хода работы
   
6. 
   Схемы соединений проводников
   
7. 
   Таблицы с результатами измерений и вычислений
   
8. 
   Расчеты
   
9. 
   Выводы
   

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА
Цель работы: научиться на практике рассчитывать удельное сопротивление проводника.

Оборудование

1. Реохорд.

2. Микрометр.

З. Амперметр и вольтметр.

4. Источник электрической энергии.

5. Ключ.

6. Соединительные провода.

Теория

Электрическое сопротивление проводников обусловлено тем, что свободные электроны при своем движении сталкиваются с положительно заряженными ионами кристаллической решетки металла.

Одной из важнейших характеристик проводника является также его удельное электрическое сопротивление ρ, которое показывает каким сопротивлением облада­ет проводник длиной 1м и площадью поперечного сечения 1м²

Для однородного цилиндрического проводника с сопротивлением R, длиною 1, площадью поперечного сечения S

ρ =RS/l (1)

где ρ - удельное сопротивление проводника, выражается в Ом ∙ м.

В электротехнике чаще применяется единица измерения удельного сопротивления проводника 1 Ом∙мм²/м. Это Сопротивление проводника длиной 1м и площадью поперечного сечения 1 мм².

Удельное сопротивление различных материалов, главным образом металлов и их сплавов, определяют лабораторным путем.

Порядок выполнения работы

1. Микрометром измерить диаметр проволоки d реохорда и рассчитать площадь поперечного сечения по формуле:

S=π d² / 4 (2)

3. 
   Со6рать электрическую цепь по схеме рис. l
   

Рис 1.

3. После проверки цепи преподавателем

---

, замкнуть ключ, измерить силу тока в цепи и напряжение на концах реохорда (сопротивления).

4. Используя закон Ома для участка цепи рассчитать сопротивление R проволоки реохорда:

R=U / I (3)

5. Измерить длину проволоки l.

6. Вычислить удельное сопротивление проводника ρ по формуле (1).

7.Сравнить полученный результат с табличным значением ρ_табл и вычислить относительную погрешность.ρ_табл (константана) =4 ,7 10^-7 Ом∙м .

8.Написать вывод и ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Зависит ли удельное сопротивление от температуры?

2. Удельное сопротивление фехраля 1.1 *10^-6 Ом*м. Что это значит? Где можно использовать такой материал?

3. Чем обусловлено сопротивление проводников?

4. Как изменится напряжение на участке цепи, если медную проволоку на этом уча­стке заменить никелевой такой же длины и площади поперечного сечения?

5. Как изменится напряжение на участке цепи, если проволоку на этом участке за­менить проволокой из такого же материала, такой же длины, но с площадью попе­речного сечения в три раза меньшей?

Вариант 2

1. Почему удельное сопротивление проводника зависит от рода его материала?

2. Определите сопротивление и длину медной проволоки массой 89 г сечением 0,1 мм².

3. В чем состоит явление сверх проводимости?

4. Назвать известные вам методы определения сопротивления резистора.

5. Как изменится напряжение на участке цепи, если проволоку на этом участке за­менить проволокой из такого же материала, такой же длины, но с площадью попе­речного сечения в три раза большей?

Рекомендуемая литература

1. 
   Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
   
2. 
   Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)
   

---

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕДИ.
Цель работы

1. Снять экспериментальную зависимость сопротивления меди от температуры.

2.Научится определять температурный коэффициент сопротивления.

Оборудование

1. Прибор для определения температурного коэффициента сопротивления.

2. Омметр.

3. Термометр.

4. Стаканы с водой и тающим снегом.

5. Электрическая плитка.

Теория

В металлических проводниках электрическое сопротивление обусловлено столкновением свободных электронов с колеблющимися ионами в узлах кристалли­ческой решетки. По мере повышения температуры размах колебаний ионов увели­чивается, что способствует большему рассеянию электронов, участвующих в упоря­доченном движении. Кроме того с повышением температуры увеличивается ско­рость хаотического (теплового) движения электронов и они испытывают большее число столкновений с ионами кристаллической решетки. Все это приводит к тому, что с повышением температуры сопротивления проводника, а следовательно и удельное сопротивление увеличивается.

Обозначим R сопротивление проводника при t С, а R₀ при t= . Величину

α= R-R₀ / (R₀ t) (1)

называют температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Численно температурный коэффициент сопротивления показывает относительное изменение со­противления при нагревании проводника на 1⁰С (lК) и измеряется в ⁰С^-1 или K^-1, что одно и тоже.

У большинства химически чистых металлов температурные коэффициенты сопротивления близки к 1 /273 K^-1, а у некоторых сплавов они настолько малы, что во многих практических случаях ими можно пренебречь.

Порядок выполнения работы

1. Опустить прибор, для определения температурного коэффициента сопротивления в тающий снег и выдержать его там в течении некоторого времени, пока температура проводника не будет равна 0⁰С.

2. Измерить сопротивление R₀ с помощью омметра.

3. Перенести прибор для определения температурного коэффициента сопротивления в стакан с водой и, нагревая воду, измерять сопротивление R через каждые 20 - 40 градусов.

4. Вычислить для каждого измерения температурный коэффициент сопротивления по ф6рмуле (l).

5. Определить абсолютную ошибку измерения ∆α = | α_табл

---

- α |, для меди α_табл =0,0042 К^-1.

6. Определить относительную ошибку измерения δα = (∆α / α_табл) 100%.

7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

8. Построить график зависимости сопротивления R от температуры t.

9. Сделать вывод о характере этой зависимости.

Таблица1.

№	t(0С)	R0(Ом)	R(Ом)	α(К-1)	∆α(К-1)	δα(%)
1 2 3 4 5 6	0 20 40 60 80 100

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. 
   ТКС меди 0,0042 К^-1. Что это означает?
   
2. 
   Сопротивление медного проводника при 0⁰С равно 1 Ом. Каким оно будет при 100⁰С ?
   
3. 
   Сопротивление стального и вольфрамового проводников при 0⁰С одинаковы..Будут ли одинаковы при 200⁰С? ТКС стали 0,006 К^-1, вольфрама 0,005 К^-1.
   
4. 
   Сопротивление стального и вольфрамового проводников при 50⁰Содинаковы. Каким они будут при 10⁰С ?
   
5. 
   Где применяются проводники с большим ТКС?
   

Вариант 2

1. 
   ТКС константана 0,000021 К^-1. Что это означает?
   
2. 
   Сопротивление константанового проводника при 100⁰С равно 1,002 Ом. Каким оно будет при 0⁰С ?
   
3. 
   Сопротивление алюминиевого и нихромового проводников при 20⁰С одинаковы..Будут ли одинаковы при 80⁰С? ТКС алюминия 0,004 К^-1, нихрома 1,0001 К^-1.
   
4. 
   Сопротивление алюминиевого и нихромового проводников при 60⁰С одинаковы. Каким они будут при 30⁰С ?
   
5. 
   Где применяются проводники с малым ТКС?
   

Рекомендуемая литература

1. 
   Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
   
2. 
   Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)
   

---