Определение удельного сопротивления проводника.

Лабораторная работа № 01

Приборный семинар

Определение удельного сопротивления проводника.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться проводить измерение физических величин, правильно оформить результаты измерений и расчетов, оценивать погрешности.

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ: вольтметр, амперметр, штангенциркуль, шкала определения длины отрезка измеряемого провода.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Общий вид экспериментальной установки представлен на рис. 1. К основанию (1) установки прикреплена колонна (2), на которой крепятся два кронштейна (4)и(5),один из которых подвижен (5). На колонну нанесена метрическая шкала (3) для определения длины отрезка измеряемого резистивного провода, который натянут между верхним и нижним кронштейнами. На подвижный кронштейн нанесена черта, которая облегчает определение по шкале длины отрезка измеряемого провода. Резистивный провод подведен при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора (6).

Перед работой при помощи переключателя вида работ, находящегося на лицевой части прибора, избирается вид работы ("МОСТ"). Передвижением подвижного кронштейна устанавливается необходимая длина провода (примерно 0,7 всей длины провода) и при помощи потенциометра ("РЕГУЛЯЦИЯ ТОКА") проводятся измерения напряжения и силы тока.

РАСЧЕТНАЯ ФОРМУЛА: Сопротивление проводника определяется по известной формуле:

где - его длина, - площадь поперечного сечения, - удельное сопротивление (это сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м и поперечным сечением 1 мм). Из приведенной формулы следует, что

и так как , то .

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТОВ:

1 .Пользуясь метрической шкалой, определить длину рабочей части провода . Оценить погрешность по шкале, как полцены деления. Результат измерений и значения абсолютной погрешности занести в таблицу прямых измерений.

2.Измерить, пользуясь штангенциркулем, диаметр провода . Измерения провести не менее трех раз в различных местах на длине проводника.

Оценить погрешность .

Определить приборную погрешность как цену деления нониуса.

При обработке рассчитать среднеквадратичную погрешность случайных измерений :

Пример расчёта :

допустим мы измерили один и тот же диаметр три раза в различных местах на длине проводника– .

Находим среднее значение и , , :

, ,

Определяем среднеквадратичную погрешность случайных измерений :

Результаты измерений и значения абсолютной погрешности занести в таблицу прямых измерений.

3.Провести измерения зависимости силы тока от напряжения (порядка 10 измерений). Оценить погрешность амперметра и вольтметра, согласно формулам:

, ,

где и - максимальные значения силы тока и напряжения на приборах, к.т. - класс точности прибора.

Результаты измерений и значения абсолютной погрешности занести в таблицу прямых измерений.

4. Построить график зависимости с нанесением на него погрешностей и . Поскольку для участка цепи выполняется закон Ома вольтамперная характеристика имеет линейный характер. Прямая линия проходит через начало координат в пределах погрешностей и .

5. Из полученного графика определяется среднее значение сопротивления как тангенс угля наклона искомой прямой к оси

(см. рис.2.) или

,где

любые две точки на прямой. Результат вычисления занести в таблицу косвенных измерений.

6. Рассчитать удельное сопротивление, пользуясь средними значениями искомых величин , и . Результаты вычислений занести в таблицу косвенных измерений.

7. Определить относительную и абсолютную погрешности сопротивления :

где и - относительные погрешности определения напряжения и силы тока. Результат вычислений занести в таблицу косвенных измерений.

8. Получить формулы погрешностей для и и оценить их, используя погрешности для активного сопротивления (для максимальных значений силы тока и напряжения по проведенным измерениям).