- •Лабораторна робота е–1 Вивчення електростатичного поля
- •Методика виконання роботи.
- •Контрольні питання
- •Література
- •Лабораторна робота е–2 Визначення електроємності конденсаторів за допомогою балістичного гальванометра
- •Методика виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Література
- •Лабораторна робота е–4 Знаходження додаткового опору до гальванометра та градуювання вольтметра з заданою межею вимірювання.
- •Методика виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Література
- •Лабораторна робота е–5 Вивчення температурної залежності питомого опору провідників.
- •Методика виконання роботи
- •Зібрати схему мал.5-1.
- •Контрольні питання
- •Література
- •Лабораторна робота е–7 Вивчення залежності питомого опору електроліта від температури.
- •Частина 1 Визначення опору електроліта за допомогою мостикової схеми.
- •Визначення температурної залежності опору електроліта за допомогою реохордного моста.
- •Градуювання та визначення сталої термопари.
- •Методика виконання роботи.
- •Контрольні питання
- •Література
- •Лабораторна робота е–12 Вивчення температурної залежності опору терморезисторів
- •Методика виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Література
- •Лабораторна робота m–3 Визначення горизонтальної складової магнітного поля Землі.
- •Методика виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Література
Частина 1 Визначення опору електроліта за допомогою мостикової схеми.
Для виконання цієї частини роботи можна скористатися схемою мостика (мал.7-1).
Співвідношення опорів для мостикової схеми
(1)
виведене в роботі Е-5. В результаті проходження струму електролітів відбувається зміна концентрації іонів біля електродів, що приводить до виникнення ЕРС поляризації і робить неможливим застосування цієї формули. Для різкого послаблення ЕРС поляризації коло живлять змінним струмом. Тому в цій частині роботи в коло мостикової схеми підключено джерело змінного струму – звуковий генератор (ЗГ), за допомогою якого можна отримати змінний струм різної частоти. Індикатором, що показує наявність струму в діагоналі мостика, є чутливий гальванометр.
Якщо повзунок на реохорді встановити так , щоб різниця потенціалів між C та D прямувала до 0, то гальванометр покаже мінімальний струм в гілці CD.
В цьому випадку опір електроліта Rx можна розрахувати за формулою (1).
Методика виконання роботи.
Зібрати коло за схемою мал.7-1.
Ввімкнути в коло звуковий генератор та встановити частоту 1000Гц
Коли звуковий генератор прогріється, тричі виконати вимірювання опору (відповідно до методики виконання роботи Е-5), добиваючись найменшого відхилення стрілки гальванометра
Користуючись формулою (1), розрахувати значення Rx, похибку визначити методом середнього.
Частина 2
Визначення температурної залежності опору електроліта за допомогою реохордного моста.
При виконанні цієї частини роботи використовується реохордний міст Р-38, принципова схема якого аналогічна схемі лінійного мостика.
В коло гальванометра під’єднані напівпровідникові діоди, завдяки яким можна виконувати вимірювання на змінному струмі. Тому в інструкції до моста Р-38 слід вивчити лише частину “робота на змінному струмі” (інструкція знаходиться в лабораторії).
Методика виконання роботи.
Підготувати прилад Р-38 до роботи згідно з інструкцією.
Підключити клеми електродів до затискачів “Х” і провести вимірювання опору електроліта при кімнатній температурі
Збільшуючи температуру електроліта , виконати вимірювання опору через кожні 5 0С. Виконати 6-7 вимірювань.
Побудувати графік залежності R=f(t0) з нанесенням поля похибок
Контрольні питання
Що являє собою струм в електролітах?
Що називається питомим опором електроліта?
Як залежить питомий опір електроліта від температури?
Що впливає на зміну опору електроліта при зміні його температури?
Для чого використовується в колі звуковий генератор?
Яким методом рахується похибка в роботі?
Література
Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики.т.ІІ—М.:Наука, 1972.—с. 149-154.
Савельев И.В. Курс общей физики. т.ІІ.—М.:Наука, 1973.—с. 228-237.
Физический практикум. т.III.—М.:МИФИ, 1969, с.150-156.
Лабораторна робота Е–9
Градуювання та визначення сталої термопари.
Мета роботи: навчитися вимірювати термо-ЕРС, визначати її залежність від різниці температур спаїв та обраховувати питому термо-ЕРС термопари.
Провідність металів пояснюється наявністю в них вільних електронів (в основному валентних), що утворюють електронний газ. Ці електрони рухаються хаотично між вузлами кристалічної решітки.
Густина вільних електронів в металах дуже велика (порядку 1021-1023 1/см3) та не залежить від температури.
При контакті двох різнорідних металевих провідників деякі електрони можуть переходити з одного металу в інший в наслідок теплового руху. Метал, в якому утворюється надлишок електронів, заряджається негативно, а інші позитивно. Контактна різниця потенціалів, що виникає, називається внутрішньою. Якщо з двох різнорідних металів скласти коло та місця з’єднання підтримувати при різних температурах t1 та t2 , то в колі виникне електрорушійна сила, що називається термо-електричною. Таке з’єднання різнорідних провідників називається термопарою.
Контактна різниця потенціалів обумовлена двома причинами:
відмінністю в роботах виходу електронів з металів А та В;
відмінністю в концентрації вільних електронів nB та nA
Теоретичний розгляд явища термоелектрики в класичній фізиці приводить до такого виразу для ЕРС термопари:
E=c(t2-t1), (1)
де ;
k – стала Больцмана;
е – заряд електрона.
Величина с являє собою термо-ЕРС, що виникає при різниці температур в 10С, та називається сталою термопари.
Лінійна залежність (1) зберігається лише в певному інтервалі температур.
Термопари можуть виготовлятися з будь-яких матеріалів. Вони мають широке застосування для виміру та контролю сталості температур в широких межах. Найбільш вживані термопари: мідь-константан, константан-залізо, нікель-залізо, хромель-копель, хромель-алюмель, платинородій-платина, вольфрам-реній. До того ж, більш тугоплавкий матеріал термопар застосовується при більш високих температурах.
Термо-ЕРС найчастіше вимірюється методом компенсації. В цьому випадку на вимірювання не впливає довжина провідних дротів, так як в моменти компенсації струм кола термопари дорівнює 0.
Компенсаційний метод заснований на ІІ законі Кірхгофа (мал.9-1)
Якщо замкнути ключ К1, то на ділянці з відомим опором Rн та на паралельній йому ділянці термопари з’являється падіння потенціалу U, величину якого можна регулювати за допомогою реостaта R. Нехай при температурі спаїв термопари t1 та t2 (t1<t2) в ній створюється термо-ЕРС, напрям якої протилежний напряму падіння потенціалу, що створюється на цій ділянці батареєю Б. Тоді за другим законом Кірхгофа
I1R1+IRм=E.
Реостатом R можна підібрати такий опір що струм І1 на ділянці термопари буде дорівнювати нулю (І1=0). Таким чином
E=IRм. (2)
Величина струму І може бути розрахована за показами вольтметра Uv та невідомим опором вольтметра Rv:
.
Підставивши значення I в (2), отримаємо
, (3)
де Rv - опір вольтметра (написано на вольтметрі);
Rм = 0.40.5 Ом (задається магазином опорів);
Uv – показ вольтметра.