4.2. Описание экспериментальной установки

В экспериментальной установке предусмотрено два способа измерения величины термосопротивления.

Вариант 1 - цифровой осциллограф-мультиметр (рис. 4.2).

Вариант 2 - классическая мостовая схема (рис. 4.3).

Для увеличения чувствительности моста (рис. 4.3) гальванометр Г включен через усилитель тока У. Мощность, подводимая из сети, контролируется вольтметром V, включенным на диапазон измерений 0-30 В, и миллиамперметром А, имеющим диапазон 0-300 мА. Стабилизирующие блоки питания БП₁, БП₂, БП₃ служат для питания соответственно моста и нагревателя зонда.

Цилиндрический зонд (рис. 4.1) состоит из латунной трубки внешним диаметром 4 мм и длиной 180мм , внутри которой смонтирован нагреватель в виде спирали из нихромовой проволоки, намотанной на стеклянный капилляр. В качестве термодатчика служит термосопротивление марки М-172, которое вставлено внутрь капилляра. Для обеспечения жесткости и теплового контакта между отдельными элементами зонда и его корпуса все свободное пространство конструкции зонда заполнено мелким кварцевым песком. Один конец трубки запаян, а на другой конец надета рукоять, сквозь которую выведены соединительные электрические провода от нагревательной спирали и от термодатчика.

4.3. Проведение эксперимента

Вариант - мультиметр

Рис. 4.2. Электрическая схема установки (вариант - мультиметр)

1. Ввести зонд в исследуемый материал.

2. Включить мультиметр в сеть и подготовить его к работе в режиме измерителя сопротивлений (в присутствии преподавателя или лаборанта). На экране мультиметра высвечивается значение сопротивления зонда в килоомах.

3. На основной установке включить тумблер Т₆ – «Нагрев» и одновременно пустить в ход секундомер. Об исправности установки можно судить по показаниям амперметра и вольтметра.

4. Выждать время (τ = 24 минуты) выхода режима теплоотдачи зонда на зависимость, задаваемую формулой (4.3).

5. С экрана мультиметра записать в таблицу по форме 4 сопротивление зонда в моменты времени τ = 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40 минут.

Измерения завершены, можно приступать к обработке результатов.

Форма 4

N	τ, сек	lnτ	R, кОм

Вариант - мост

Рис. 4.3. Электрическая схема установки (вариант – мост)

1. Ввести зонд в исследуемый материал.

2. Установить кнопкой К стрелку гальванометра Г на нуль.

3. Произвести установку нуля прибора (в присутствии преподавателя или лаборанта). Для этого поставить тумблеры в следующие положения: Т₂ - в положение «Грубо»; Т₃ - в положение «Корректировка моста»; Т₇ - в положение «Выше 10 ⁰С»; Т₄ - в положение «Вкл.»; Т₅ - в положение «Вкл.». Набрать с помощью рукояток моста М сопротивление 50500 Ом. Затем включить Т₁ - в положение «Сеть». И, вращая отверткой винт «Корректировка нуля», вывести стрелку гальванометра на 0. Переключить тумблер Т₂ в положение «Точно» и снова вывести стрелку гальванометра на 0. После этого прибор готов к измерениям.

4. Поставить тумблер в следующее положение: Т₂ - в положение «Грубо».

5. Набрать с помощью рукояток моста М сопротивление 50500 Ом.

6. Включить мост - тумблер Т₅, и зонд - тумблер Т₃.

7. Измерить сопротивление зонда, переключая Т₂ из положения «Грубо» в положение «Точно».

8. Пустить в ход секундомер и одновременно включить тумблер Т₆ –«Нагрев». Об исправности установки можно судить по показаниям амперметра и вольтметра.

9. Выждать время (τ = 24 минуты) выхода режима теплоотдачи зонда на зависимость, задаваемую формулой (4.3).

10. Записать в таблицу по форме 4 сопротивление зонда в моменты времени τ = 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40 минут.

Измерения завершены, можно приступать к обработке результатов.