Файл: MetodichkaElektrika.doc

Обчислити питомий опір і питому провідність для провідників циліндричної форми довжиною 1 м і діаметром 1 мм. Опір провідників вказано у варіанті для температури 20 ^оС.

За отриманими результатами, використовуючи таблицю 1, визначити назви металів або сплавів, з яких виготовлені провідники.

Варіант	R, Ом	ρ, мкОм∙м	γ, МСм/м	Назва металу (сплаву)
1	0,113
1	0,060
2	0,269
2	0,034
3	0,889
3	0,240
4	0,048
4	0,123
5	0,133
5	1,473
6	0,660
6	0,262
7	1,651
7	0,070
8	0,660
8	0,022
9	1,524
9	0,020
10	1,397
10	0,075
11	0,444
11	0,152
12	1,397
12	0,030
13	0,610
13	0,062
14	0,191
14	1,217
15	0,0902
15	0,635

Таблиця 1.

№	Назва металу (сплаву)	ρ, мкОм∙м	γ, МСм/м
	Срібло	0,016	62,5
	Мідь	0,017	58,82
	Золото	0,024	41,67
	Алюміній	0,0269	37,17
	Магній	0,047	21,28
	Натрій	0,049	20,41
	Вольфрам	0,055	18,18
	Нержавіюча сталь марки 3Х13	0,057	17,54
	Цинк	0,059	16,95
	Нержавіюча сталь марки Х17	0,065	15,38
	Латунь марки Л-62,Zn38	0,071	14,08
	Нержавіюча сталь марки Х25С3Н	0,08	12,5
	Залізо	0,097	10,31
	Нержавіюча сталь марки Х18Н25С2	0,102	9,80
	Олово	0,12	8,33
	Бронза алюмінієва	0,15–0,18	6,67–5,55
	Хром	0,189	5,29
	Свинець	0,206	4,85
	Латунь марки ЛМц58-2	0,212	4,72
	Нікелін марки НММц 68-1,5	0,35	2,86
	Константан	0,48	2,08
	Чавун ковкий	0,50	2
	Чавун сірий	0,8	1,25
	Ртуть	0,958	1,044
	Ніхром Х15Н60	1,10	0,91
	Хромонікелевий сплав марки Х15Н60	1,1	0,91
	Вісмут	1,16	0,86
	Хромоалюмінієвий сплав „фехраль”	1,2	0,83
	Хромоалюмінієвий сплав „хромаль”	1,3	0,77
	Манганін	0,52	1,92
	Платина	0,105	9,52
	Дуралюмін	0,038	26,31
	Чавун білий	0,7	1,43
	Латунь марганцевиста	0,212	4,72
	Латунь залізомарганцевиста	0,089	11,24

Завдання 2. Вивчення температурної залежності опору металів.

Залежність опору провідника від температури R(t): , де R₀ – опір провідника при 0^оС, α - температурний коефіцієнт опору, t - температура в градусах Цельсія.

За табличними даними свого варіанту на мм-папері побудувати графік залежності R= f(t) і продовжити його до перетину з осями координат.

Визначити опір провідника при 0^оС і температурний коефіцієнт опору.

Варіанти.

Варіант 1		Варіант 2		Варіант 3		Варіант 4		Варіант 5
t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом
20	45,56	20	78,08	20	37,98	20	23,88	20	58,57
25	46,44	25	79,59	25	38,70	25	24,34	25	59,70
30	47,32	30	81,10	30	39,44	30	24,80	30	60,83
35	48,19	35	82,60	35	40,16	35	25,25	35	61,95
40	49,07	40	84,11	40	40,90	40	25,71	40	63,09
45	49,98	45	85,65	45	41,65	45	26,20	45	64,24
50	50,82	50	87,12	50	42,35	50	26,62	50	65,34
55	51,74	55	88,67	55	43,12	55	27,12	55	66,51
60	52,62	60	90,18	60	43,86	60	27,58	60	67,65
65	53,50	65	91,69	65	44,59	65	28,04	65	68,78
70	54,35	70	93,17	70	45,29	70	28,47	70	69,88
75	55,25	75	94,70	75	46,05	75	28,95	75	71,03
80	56,16	80	96,24	80	46,80	80	29,44	80	72,19
85	57,03	85	97,74	85	47,53	85	29,89	85	73,32
90	57,89	90	99,23	90	48,25	90	30,33	90	74,43
95	58,81	95	100,7	95	49,01	95	30,83	95	75,59
100	59,68	100	102,2	100	49,74	100	31,28	100	76,72

Варіант 6		Варіант 7		Варіант 8		Варіант 9		Варіант 10
t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом
20	60,73	20	40,50	20	16,90	20	84,34	20	13,52
25	62,40	25	41,61	25	17,35	25	86,65	25	13,89
30	64,07	30	42,72	30	17,82	30	88,98	30	14,26
35	65,73	35	43,83	35	18,27	35	91,29	35	14,62
40	67,41	40	44,94	40	18,74	40	93,62	40	14,99
45	69,10	45	46,08	45	19,22	45	95,96	45	15,39
50	70,74	50	47,16	50	19,65	50	98,25	50	15,72
55	72,45	55	48,31	55	20,15	55	100,6	55	16,13
60	74,13	60	49,43	60	20,62	60	102,9	60	16,50
65	75,80	65	50,54	65	21,08	65	105,2	65	16,87
70	77,44	70	51,63	70	21,51	70	107,5	70	17,21
75	79,13	75	52,76	75	22,00	75	109,9	75	17,60
80	80,83	80	53,90	80	22,48	80	112,2	80	18,00
85	82,50	85	55,01	85	22,94	85	114,5	85	18,36
90	84,15	90	56,11	90	23,39	90	116,8	90	18,71
95	85,85	95	57,25	95	23,88	95	119,2	95	19,12
100	87,52	100	58,36	100	24,34	100	121,5	100	19,48

Варіант 11		Варіант 12		Варіант 13		Варіант 14		Варіант 15
t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом	t, ^оС	R, Ом
20	10,76	20	28,98	20	51,49	20	41,84	20	95,44
25	10,93	25	29,46	25	52,35	25	42,54	25	97,04
30	11,11	30	29,94	30	53,21	30	43,24	30	98,64
35	11,27	35	30,42	35	54,06	35	43,93	35	100,2
40	11,46	40	30,90	40	54,93	40	44,63	40	101,8
45	11,66	45	31,41	45	55,81	45	45,36	45	103,4
50	11,80	50	31,86	50	56,64	50	46,02	50	105,0
55	12,02	55	32,38	55	57,54	55	46,76	55	106,6
60	12,20	60	32,87	60	58,41	60	47,46	60	108,2
65	12,38	65	33,35	65	59,27	65	48,16	65	109,8
70	12,52	70	33,81	70	60,10	70	48,83	70	111,4
75	12,72	75	34,31	75	60,98	75	49,55	75	113,0
80	12,92	80	34,82	80	61,87	80	50,28	80	114,6
85	13,10	85	35,30	85	62,73	85	50,97	85	116,2
90	13,26	90	35,77	90	63,57	90	51,65	90	117,8
95	13,47	95	36,28	95	64,46	95	52,39	95	119,4
100	13,64	100	36,76	100	65,32	100	53,08	100	121,0

Завдання 3.

До джерела з напругою U=12 В приєднують електричне коло, яке складається з 6 опорів: R₁=1 Ом, R₂=2 Ом, R₃=3 Ом, R₄=4 Ом, R₅=5 Ом, R₆=6 Ом. Схема включення опорів вказана для кожного варіанту.

Визначити: силу струму в колі, потужність, яка виділяється на зовнішньому колі; кількість енергії, яка розсіюється зовнішнім колом за одну хвилину.

Варіанти до завдання 3.

Варіант 1			Варіант 2			Варіант 3
І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж

Варіант 4			Варіант 5			Варіант 6
І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж

Варіант 7			Варіант 8			Варіант 9
І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж

Варіант 10			Варіант 11			Варіант 12
І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж

Варіант 13			Варіант 14			Варіант 15
І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж	І, А	Р, Вт	W, Дж

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 306.

Вивчення основних характеристик джерела сталого струму.

Мета роботи:

Створення експериментальних передумов понять про внутрішній опір та електрорушійну силу (ЕРС) хімічного джерела струму.
Обчислення ЕРС, внутрішнього опору і струму короткого замикання хімічного елемента за допомогою його експериментальної воль-амперної характеристики.
Дослідження залежності повної, корисної потужності і ККД від сили струму в колі.
Вимірювання ЕРС сонячного фотоелемента компенсаційним методом і дослідження залежності його ЕРС від освітленості.

Прилади і матеріали: батарея акумуляторів; вольтметр з великим внутрішнім опором; амперметр; реостат; вимикач; ванна з цинковим і мідним електродами і електролітом; фотоелемент; точковий освітлювач; міліамперметр; оптична лава; сухий елемент на 1,5В.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Не можна одержати в провіднику сталий струм, якщо для утворення напруги на кінцях провідника користуватися зарядженим конденсатором. Дійсно, наявність струму завжди буде супроводжуватися переходом зарядів з однієї обкладинки на іншу, причому в такому напрямку, що заряди обкладинок будуть зменшуватися. Внаслідок цього буде неперервно зменшуватися напруга між обкладинками і, згідно з законом Ома

, (1)

сила струму в провіднику буде спадати. Ця обставина є спільною для будь-якого електростатичного поля: переміщення зарядів електростатичним полем завжди призводить до зменшення різниці потенціалів.

Для отримання сталого струму на заряди в електричному колі повинні діяти будь-які сили не електростатичного походження. Такі сили одержали назву сторонніх сил. Будь-який пристрій, в якому виникають сторонні сили, називається джерелом струму.

Задачею лабораторної роботи є встановлення кількісних характеристик джерел струму і з’ясування зв’язків між ними і силою струму в колі. Для цього розглянемо спочатку джерело струму у вигляді гальванічного елемента, а потім узагальнимо одержані результати

Коли будь-який гальванічний елемент утворює в колі струм, то всередині елемента відбуваються хімічні реакції. У більшості елементів основна реакція полягає у з'єднанні цинкового електрода, що є катодом елемента, з електролітом, і тому під час роботи елемента витрачається металевий цинк, а в розчині з'являються нові речовини – продукти реакції.

В найпростішому елементі електродами є мідь і амальгамований цинк, покритий шаром амальгами цинку шляхом обробки його ртуттю. В якості електроліту використовують розчин, який складається із 100 частин , 37 частин і 16 частин (рис. 1).

Під час взаємодії електроліту з електродами або виділяється певна кількість енергії, або поглинається. Тому для енергії, що вивільняється в хімічних реакціях з обох електродів, маємо:

де і – електрохімічні еквіваленти металів електродів, і – величини, які визначають тепловий ефект хімічної реакції і вказують, яка кількість тепла виділяється при вступі в дану реакцію одиничної маси речовини, що розглядається. Так, наприклад, при взаємодії 1 г цинку з сірчаною кислотою виділяється 6,96 103 Дж/г енергії.

Рис. 1

При наявності струму в колі відбувається ще й механічна робота, яка перетворюється в тепло Джоуля-Ленца. При цьому ми повинні враховувати, що електричний струм існує не тільки в зовнішньому колі, але й всередині елемента. Гальванічний елемент є для струму певним опором, який зветься внутрішнім опором та складається з опорів електроліту і електродів. Якщо температура елемента підтримується сталою, то при наявності струму елемент буде передавати оточуючому середовищу (або, навпаки, забирати від нього) деяку кількість тепла , що є необхідним для підтримання сталої температури.

Застосуємо до замкненого кола (рис. 1) перший закон термодинаміки (загальний закон збереження енергії):

, (2)

де робота струму.

Як бачимо, в роботу струму перетворюється не вся енергія хімічної реакції, а тільки різниця:

. (3)

Максимальна робота при даній температурі являє собою певну частку енергії і, подібно до , є пропорціональною до величини заряду , який проходить по колу. Тому можна записати:

де максимальна робота даної хімічної реакції (або реакцій), яка розрахована на одиницю заряду. Величина називається електрорушійною силою гальванічного елемента:

, (4)

Прирівнюючи до повної роботи струму (в зовнішньому колі та всередині джерела), одержимо:

де внутрішній опір елемента. Поділивши обидві частини рівності на величину заряду , одержимо:

. (5)

Закон (5) називається законом Ома для замкненого кола. Сума зовнішнього і внутрішнього опорів є повним опором кола.

Величина максимальної роботи хімічної реакції (роботи сторонніх сил), як і енергія хімічних реакцій , при заданій величині заряду залежить тільки від матеріалу електродів та концентрації електроліту. Тому і ЕРС гальванічного елементу залежить тільки від речовин, що входять до його складу, і не залежить від розмірів елемента. І навпаки, внутрішній опір елемента залежить від його розмірів і форми.

В лабораторній роботі ЕРС гальванічного елемента дорівнює 1,02 В. Схема установки наведена на рис. 1. Замкнемо зовнішнє коло ключем і будемо спостерігати за показами амперметра та вольтметрів і .

Не змінюючи навантаження в зовнішньому колі, змінимо відстань між електродами. При цьому змінюється як сила струму, так і напруга. При збільшенні відстані між пластинами сила струму зменшується. Те саме відбувається і при зменшенні глибини занурення електродів в електроліт. Очевидно, це пов’язано із зміною опору на ділянці всередині джерела.

Смотрите также файлы

Навчальна програма з ІУК.doc

Робоча программа історії України.doc

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ИСТОРИИ УКРАИНСКОЙ КУЛЬТУРЫ.doc

Програма СВ заочна ІУК.doc

нормативна історія укр. роб. программа.doc

Файл: MetodichkaElektrika.doc

Варіант 10

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно