лабы физика / fis_lab39
.docМинистерство образования и науки
Республики Казахстан
Карагандинский Государственный
Технический Университет
Кафедра физики
Лабораторная работа № 39
Тема: Измерение сопротивления мостом постоянного тока.
Выполнил: студент гр. ТСП-02-2
Генш В.
Принял: Медведев В. Я.
Караганда 2003
Лабораторная работа № 39
Измерение сопротивления мостом постоянного тока.
П – потенциометр;
Г – гальванометр;
Rx – измеряемые сопротивления;
R - магазин сопротивлений;
|
R, Ом |
l1, см |
l2, см |
RXi, Ом |
, Ом |
|
SR |
Δ Rx |
|
10000 |
58 |
42 |
7241,38 |
|
290,12 |
|
|
20000 |
74 |
26 |
7027,03 |
6951,26 |
75,77 |
193,1271 |
830,4464 |
|
|
30000 |
82 |
18 |
6585,37 |
|
365,89 |
|
|
|
10000 |
54 |
46 |
8518,52 |
|
586,42 |
|
|
20000 |
72 |
28 |
7777,78 |
7932,10 |
154,32 |
303,9771 |
1307,101 |
|
|
30000 |
80 |
20 |
7500,00 |
|
432,10 |
|
|
|
10000 |
43 |
57 |
13255,81 |
|
897,91 |
|
|
Послед. |
20000 |
57 |
43 |
15087,72 |
14153,73 |
933,99 |
529,1331 |
2275,272 |
соединение |
30000 |
68 |
32 |
14117,65 |
|
36,08 |
|
|
|
10000 |
69 |
31 |
4492,75 |
|
614,22 |
|
|
Парал. |
20000 |
84 |
16 |
3809,52 |
3878,54 |
69,01 |
336,4699 |
1446,821 |
соединение |
30000 |
90 |
10 |
3333,33 |
|
545,20 |
|
|
Теоретич. значение для послед соединения |
14883,36 |
Теоретич. значение для парал. соединения |
3704,68 |
; ; ;
- теоретическое значение для последовательного соединения;
- теоретическое значение для параллельного соединения;
1 Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования.
Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Электрический ток называется постоянным, сели его направление и сила тока не изменяется с течением времени. Для постоянного тока I = q / t , где q – заряд, переносимый сквозь рассматриваемую поверхность за конечный промежуток времени t. Для протекания электрического тока необходимо наличие в данном теле (или в данной среде) заряженных частиц, которые могут перемещаться в пределах всего тела. Такие частицы называют носителями тока. Ими являются электроны, либо ионы, либо макроскопические частицы (тела), несущие на себе избыточный заряд (например, заряженные пылинки). Ток возникает при условии, что внутри тела существует электрическое поле. Для поддержания тока необходим источник электрической энергии – устройство, в котором осуществляется преобразование какого либо вида энергии в энергию электрического тока. Количественной характеристикой тока служит величина заряда, переносимого через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Её называют силой тока (поток зарядов через поверхность). За направление тока принимают направление движения положительных зарядов. Также электрический ток имеет плотность – физическая величина, определяемая силой тока, проходящую через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярная направлению тока.
2 Сопротивление проводника.
Сопротивление проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала из которого проводник изготовлен. Для однородного линейного проводника сопротивление R пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S. где ρ - удельное электрическое сопротивление. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро и медь. На практике наряду с медными применяют алюминиевые провода Хотя алюминий имеет большее, чем медь сопротивление, но зато обладает меньшей плотностью чем медь. Скорость упорядоченного движения носителей тока пропорциональна напряженности поля, то есть силе сообщающихся носителей упорядоченного движения. Пропорциональность скорости приложенной к телу силе, наблюдается в тех случаях, когда кроме силы вызвавшей движение, на тело действует сила сопротивления среды. Эта сила вызывает взаимодействие носителей тока с частицами из которых построено вещество проводника. Наличие силы сопротивления упорядоченному движению носителей тока обусловлено электрическим сопротивлением проводника. Для большинства металлов при температурах близких к комнатной ρ изменяется пропорционально абсолютной температуре (ρ~Т) При низких температурах наблюдается отступление от этой закономерности у большинства металлов и сплавов при температуре порядка нескольких сопротивлений, сопротивление скачком обращается в 0. Это явление называют сверхпроводимостью.
3 Классическая электронная теория электрической проводимости металлов.
4 Вывод закона Ома в дифференциальной форме согласно классической электронной теории электрической проводимости металлов.
Уравнение движения электронов имеет вид ; j = -n0 <V> (1’)
В процессе свободного пробега электроны движутся равноускоренно, поэтому средняя скорость их упорядоченного движения <V>= <Vмакс>/2
<Vмакс>= eE<τ>/m
<V>= eE<τ>/2m (1)
<V> << <U>
<τ>=<λ>/<U>; <λ> - средняя длина свободного пробега электрона
Подставляем это выражение в (1)
<V>= e <λ> E /(2m<U>)
j = n0 e2 <λ> E / (2m<U>)
γ = n0 e2 <λ> / (2m<U>) – удельная электрическая проводимость
- удельное электрическое сопротивление
Векторы j и E сонаправлены.
- закон Ома в дифференциальной форме
5 Закон Ома в интегральной форме.
6 Границы применимости закона Ома.