Температурний коефіцієнт опору дорівнює відносній зміні опору провідника, який взято при 0ºC, при нагріванні на один градус

Порядок виконання роботи

1. Помістити пробірку з вставленою котушкою в посуд. Ввести термометр всередину котушки. Заміряти температуру t^о ₁.

2. Заміряти опор мідного провідника омметром R 1.

3. Налити до посуду гарячу воду. Опустити пробірку до посуду. Через 5-7 хвилин заміряти температуру t^о ₂ и опір R 2.

4. Обчислити температурний коефіцієнт опору міді за формулою (3)

 

З першого досліду

З другого досліду

 

Розділивши (1) на (2), отримаємо:

 

 

(3)

Формула (3) є розрахунковою.

Результати вимірювань та обчислень:

№ п\п	температура	Опір	Температурний коефіцієнт опору	Відносна похибка
t	R	α	α	δ
ºC	Ом	1\К	1\К	%
			0,004

 

Обчислення:

Висновок: _______________________________________________________

 

Контрольні запитання:

 

1. Що значить «електронний газ»? _____________________________________________

______________________

2. Що є причиною електроопору в металах?____________________________________

____________________________________________

3. Чому з ростом температури збільшується опір?_________________________________

____________________________________________

4. В чому полягає фізичний зміст температурного коефіцієнта опору? ______________

_______________________________________________________

5. Які недоліки класичної електронної теорії? _________________________________

____________________________________________

 

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

 

 

Лабораторна робота № 8

Дослідження послідовного з’єднання споживачів

електроенергії.

Мета роботи: 1. Закріпити знання основних характеристик постійного струму

2. Навчитися читати, збирати та перевіряти електричні схеми.

3. На досліді переконатися у виконанні законів послідовного сполучення.

Обладнання: - джерело постійного струму;

- ключ;

- лампа накалювання і реостат;

- 2 амперметри и 3 вольтметри;

- з’єднувальні провідники.

 

Короткі теоретичні відомості:

 

Послідовним називають таке сполучення споживачів електроенергії, при якому кінець попереднього споживача з’єднується з початком наступного (мал.1), утворюючи одну лінію сполучення (без розгалуження).

 

мал. 1

 

На підставі закону збереження заряду та закону Ома для однорідної ділянки ланцюга установлені закони послідовного сполучення резисторів R1, R2 тощо

1. Сила струму на будь якій ділянці однакова

1. Напруга на батареї резисторів дорівнює сумі напруг на кожній ділянці

 

1. Напруга на будь якій ділянці кола прямо пропорційна опору цієї ділянки

~

 

або

 

1. Еквівалентний опір дорівнює сумі опорів всіх її ділянок

Порядок виконання роботи

 

1. Вивчити та зібрати електричну схему (мал. 2), зробити відсутні позначки

2. Замкнути ключ К

3. Поставити повзунок реостата в таке положення, при якому показники усіх приладів будуть зручними для вимірювань

 

4. Зняти значення струмів та напруг

5. Результати вимірювань записати в таблицю.

6. Декілька змінивши положення повзунка реостата в сторону зменшення опору, повторити дослід за пунктами 4,5.

7. За законом Ома розрахувати відповідний опір всього кола, лампочки та реостата в двох випадках і їх значення записати до таблиці.

8. За отриманими значеннями перевірити усі закони послідовного з’єднання (формули (1), (2), (3) та (4) і зробити висновки

 

 

Результати вимірювань та обчислень:

№ досліду Сила струму, А Напруга, В Опір,Ом І 1 І 2 І U1 U2 U R1 R 2 R

Обчислення:

Висновок: _______________________________________________________

Контрольні запитання:

1. Як формулюється закон Ома і закон збереження заряду? _____________________

_________________________________

2. Яке сполучення називається послідовним?____________________________________

_________________________________

3. У чому зміст законів послідовного сполучення? Як довести їх справедливість? __

____________________________________________

4. Чому сила струму на будь якій ділянці послідовного кола однакова? _____________

_________________________________

5. Як піключаються амперметри і вольтметри?_________________________________

_________________________________

б. Що станеться при розмиканні послідовного кола в будь якому місці? _____________

_________________________________

7. Чому справедливим є твердження: при послідовному з’єднанні еквівалентний опір є більшим за найбільший? ____________________________________________________________

___________

______________________

8. Як легко розрахувати еквівалентний опір при послідовному сполученні однакових споживачів?________________________________________________________________

_________________________________

 

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9

Дослідження паралельного сполучення споживачів

електроенергії.

Мета роботи: 1. Закріпити знання основних характеристик постійного струму

2. Навчитися читати, збирати та перевіряти електричні схеми.

3. На досліді переконатися у виконанні законів паралельного сполучення.

Обладнання: - джерело постійного струму;

- 2 ключі;

- лампа накалювання і реостат;

- 3 амперметри и 2 вольтметри;

- з’єднувальні провідники.

 

Короткі теоретичні відомості:

 

Паралельним називають таке сполучення споживачів електроенергії, при якому їх початки з’єднуються разом в один вузол, а кінці - в другий (мал. 1).

 

 

мал.1.

 

Закони паралельного сполучення

 

1. Напруга на будь якій ділянці однакова

 

1. Сила струму на батареї резисторів дорівнює сумі сил струму на кожній ділянці

 

1. Сила струму на будь якій ділянці кола зворотньо пропорційна опору цієї ділянки

 

Іі ~ ¹ або ^Іі = ^Rk

^{Rі Ік Ri}

 

для двох резисторів

 

1. Величина, зворотна еквівалентному опору дорівнює сумі зворотних величин опорів всіх її ділянок

е

або

Порядок виконання роботи

 

1. Вивчити та зібрати електричну схему (мал. 2),

зробити відсутні позначки

2. Замкнути ключ К1. Впевнитися, що працює перша ділянка паралельного сполучення.

3. Замкнути ключ К2. Впевнитися, що працює друга ділянка паралельного сполучення.

4. Впевнитися в роботі обох ділянок паралельного

 

сполучення, незалежних одна від одної, по черзі вимикаючи один з ключів.

5. При включені гілок установити повзунок реостата в положення, при якому показники амперметрів А1 та А2 будуть зручні для вимірювань.

6. Заміряти значення струмів і напруг та записати їх значення до таблиці.

7. Декілька змінивши положення повзунка реостата, зменшуя R2 - (не допустити короткого замикання!,), повторити дослід за пунктом 6.

8. За законом Ома розрахувати відповідні опори всього кола, лампи і реостата, в двох випадках і записати їх значення до таблиці.

9. За отриманими значеннями перевірити усі закони паралельного сполучення (формули (1), (2), (3 і (4)), розрахувати еквівалентний опір (формула (4) і порівняти їх зі значеннями, розрахованими в пункті 8. Зробити висновки.

 

Результати вимірювань та обчислень:

№ досліду Сила струму, А Напруга, В Опір,Ом І 1 І 2 І U1 U2 R1 R 2 R

Обчислення:

Висновок: _______________________________________________________

 

 

Контрольні запитання:

 

1. Які бувають сполучення споживачів електроенергії? _____________________________

___________

2. Яке сполучення називають паралельним?_____________________________________

_________________________________

З. Як довести справедливість усіх законів паралельного сполучення? ________________

_________________________________

4. Що станеться з іншими ділянками підключеного паралельного кола, якщо одну з них розімкнути? ____________________________________________________________

______________________

5. Чому справедливе твердження: «При паралельному сполученні еквівалентний опір є

меншим за найменший»?____________________________________________________

______________________

б. Як легко розрахувати еквівалентний опір при паралельному підключені однакових споживачів?______________________

Підпис викладача:

- виконав

- здав

- зауваження:

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10

Визначення ЕРС та внутрішнього опору джерела струму

Мета роботи: 1. Поглибити знання джерел струму та процесів які в них відбуваються

2. Познайомитися з одним з найпростіших методів визначення ЕРС джерела та його опору.

3. Дослідницьким шляхом визначити ЕРС та внутрішній опір джерела струму.

Обладнання: - джерело постійного струму;

- 2 ключі;

- амперметр;

- вольтметр;

- реостат;

- з’єднувальні провідники.

 

ел

Короткі теоретичні відомості:

 

Для того щоб у провіднику з опором R (мал. 1) увесь час ішов постійний струм, необхідно підтримувати різницю потенціалів на його кінцях.

Цю задачу виконує джерело струму. В зовнішньому

колі (по відношенню до джерела) направлений рух

зарядів проходить під дією сил електричного поля мал.1 Fел, а всередині джерела струму заряди рухаються під дією сторонніх (не електричних) сил Fстор проти сил електричних. У зв’язку з цим сторонні сили виконують роботу, яка перетворюється на електроенергію.

Таким чином, джерело струму – це перетворювач енергії. Чим більшавеличина заряду всередині джерела, тим більшу роботу виконують сторонні сили А стор, а відношення цієї роботи до величини переміщеного заряду для даного джерела є величиною постійною, яка називається електрорушійною силою джерела (ЕРС)

ЕРС джерела чисельно дорівнює роботі сторонніх сил по переміщенню одиничного заряду всередині джерела струму.

Сила струму визначається за законом Ома для повного кола.

,

 

де r – опір джерела струму (внутрішній опір), або

Множення сили струму на опір даної ділянки кола є падіння напруги на цій ділянці. Таким чином

падіння напруги на навантаженні (на зовнішньому колі),

з о в н

падіння напруги всередині джерела.

I r = U вн

ЕРС джерела дорівнює сумі всіх падінь напруги в замкнутому колі

Якщо до джерела струму підключити вольтметр, у якого великий опір, він буде

споживати незначний струм, і тоді падінням напруги всередині джерела можна знехтувати, а показання вольтметра можна вважати рівним ЕРС.

(1)

В цьому й полягає найпростішийметод вимірювання ЕРС.

Якщо ж підключити навантаження R, заміряти силу струму І в колі та напругу U на навантаженні, то можливо визначити внутрішній опір джерела.

 

За формулами (1) та (2) виконуються розрахунки в роботі.

 

Порядок виконання роботи

1. Вивчити та зібрати електричну схему (мал. 2),

зробити відсутні позначки

2. Увімкнути ключ К1 (К2 вимкнено) та провести виміри ЕРС джерела, записати до таблиці. Дослід повторити двічі.

3. Увімкнути ключі К1 і К2. Встановити повзунок реостата в положення, при якому показання амперметра та вольтметра будуть зручні для вимірювань.

4. Зняти показання приладів та записати їх значення до таблиці.

5. Дещо змінивши положення повзунка реостата, повторити дослід двічі.

6. Розрахувати внутрішній опір за формулою (2) для кожного випадку та розрахувати середнє значення ε та r.

7. Визначити середню абсолютну похибку вимірювань:

∆εсер і ∆r сер

8. Записати остаточний результат у вигляді:

ε = εсер + ∆ ε сер

 

r = r сер + ∆ r сер

 

9. Зробити висновки.

 

Результати вимірювань та обчислень:

О с т а т о ч н и й

 

 

сер

Обчислення:

Висновок: ____________________________________________

 

Контрольні запитання:

 

1. Навіщо потрібне джерело струму?________________________________________

___________________________

2. Завдяки чому йде рух заряду в зовнішньому колі й усередині джерела? ___________

_________________________________

З. Що означає поняття „ стороні сили ”, де і як вони діють?________________________

_________________________________

4. Дайте визначення ЕРС._____________________________________________________

_________________________________

5. Що означає внутрішній опір?_______________________________________________

___________________________

 

6. Дайте визначення одному вольту як одиниці ЕРС._____________________________

____________________________________

7. Як і чому відрізняється напруга, яку показує вольтметр, від ЕРС джерела? _______

_________________________________

8. Який максимальний струм може дати джерело струму?__________________________

______________________

9. Яким чином кілька джерел струму з’єднують послідовно? Чому в цьому випадку дорівнюватимуть ЕРС та внутрішній опір батареї? ______________________________

_________________________________

10. Як кілька однакових джерел з’єднують паралельно? Чому дорівнюють ЕРС і внутрішній опір батареї в цьому випадку?____________________________________

_________________________________

 

 

Підпис викладача:

- виконав

- здав

 

- зауваження:

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 11

Дослідження залежності корисної потужності від навантаження

Мета роботи: Поглибити теоретичні відомості про електроенергію, роботу струму, корисну та споживну потужність. Експериментально переконатися в характері залежності корисної потужності від навантаження, в якому разі буде виділятися корисна потужність для даного джерела струму – відомості, які необхідні спеціалісту - електромеханіку

 

Обладнання: - джерело струму;

- ключ;

- амперметр;

- вольтметр;

- реостат;

- з’єднувальні провідники.

 

Короткі теоретичні відомості:

 

Корисна потужність, яка виділяється в навантаженні через опір R, визначається співвідношенням

де І – сила струму в колі;

U – напруга на навантаженні

Зі збільшенням навантаження (зменшенням R) сила струму в колі зростає (мал.1), однак зменшення напруги відповідно до закону Ома

мал.1

де ε – ЕРС джерела струму, а г – його внутрішній опір, які є для даного джерела постійними величинами. Тому залежність корисної потужності від навантаження має складний характер. При короткому замикані (R=0) сила струму досягає максимального значення

а напруга дорівнює нулю, і відповідно потужність дорівнює нулю.

Зі збільшенням опору навантаження потужність спершу росте до визначеного максимального значення, а потім зменшується, і при R --→ ∞,Р--→ 0 (мал.2)

Таким чином, та сама потужність Рх може виділятися при двох значеннях опору навантаження: при одному значенні, наприклад R1, меншим якісь значення R*, і при другому значені R2, більшому за R*

Очевидно значенню електроопору навантаження R* відповідає максимально корисна потужність Р мах.

Можна довести, що це виконується при опорі навантаження, що дорівнює внутрішньому опору джерела струму

 

Таким чином, будь яке джерело струму може розвивати

будь яку потужність в інтервалі мал.2