Лабораторна робота №3

Тема: “Дослідження залежності опору метала від температури”

Мета роботи: Дослідним шляхом встановити закон зміни опору провідника при його нагріванні Прилади та матеріали: Експериментальна установка, яка має досліджуваний термоопір, термостат з нагрівачем і стабілізатор струму. Джерело постійної напруги(U=16В). Міліамперметр постійного струму (Іmах=200мА). Цифровий вольтметр або мультиметр для вимірювання постійної напруги (Umax=20B).

Теоретичні відомості. Метали відносяться до провідників. В таблиці Менделєєва метали розташовані ближче до середини, що говорить про велику кількість електронів в атомах металів на електронних оболонках. Метали мають велику густину та сильні сили взаємодії між сусідніми атомами. Завдяки цій взаємодії електрони з останніх орбіт атомів легко відриваються і стають вільними (приймають участь в тепловому хаотичному русі), а атоми у вузлах кристалічної градки перетворюються на позитивні іони. Відповідно метали мають електронну провідність.Причина опору в металах полягає: - в тепловому хаотичному русі заряджених частинок, який може припинитися тільки при температурі абсолютного нуля.(Т=0К→ t0=-273 0С); - Взаємодії з протилежними зарядженими частинками при протіканні електричного струму.У провідників опір з підвищенням температури зростає. )1(RR 0

0 t

Порядок виконання роботи1)Підключити до експериментальної установки цифровий вольтметр (Umax=20В).2)Увімкнути живлення тумблером SA1. Значення початкової температури і напруги на термометрі ВК занести до таб.1. Сила струму у колі постійна І =16мА.3)Визначити і записати до таб.1 значення падіння напруги U1 і U2 на термоопорі при зміні температури через кожні С. Провести виміри U як при нагріванні термоопору (U1), так і при його охолодженні (U2).

05

Таблиця №1

Ct 0

B

Uñð,

25 30 35 40 45 50 55 60

I,мА

Îì

R,

B

U ,1

B

U ,2

16

Обробка результатів;1) По даним таб.1 визначити середнє значення падіння напруги на термоопорі і його опір для всіх значень температури. Результати занести до таб. 1.

221 UU

U ñåð

I

UR сер

2) По даним таб.1 побудувати графік залежності: )(tfR

65

Розрахунки:

221 UU

U ñåð

16,42

10,422,4060cp

U

695,92

03,1036,9025ñð

U

1. 2.I

UR сер

565,72

51,762,7040cp

U

365,82

36,837,8035cp

U

2,62

23,617,6050cp

U

155,72

78,653,7045cp

U

365,52

61,512,5055cp

U

955,82

22,969,8030cp

U

10,42

10,410,4065cp

U

ÎìR 606,016

695,9025

ÎìR 559,016

955,8030

ÎìR 523,016

365,8035

ÎìR 4729,016

565,7040

ÎìR 448,016

155,7045

ÎìR 387,016

2,6050

ÎìR 335,016

365,5055

ÎìR 606,016

695,9060

ÎìR 256,016

10,4065

Графік залежності: )(tfR

R,Ом

40 45 50 55 606525 30 35

Ct 0

0,5

0,1

0,2

0,3

0,4

0,6 .

..

..

..

..

Контрольні питання

1. Яка природа струму в металах?

Метали відносяться до провідників. В таблиці Менделєєва метали розташовані ближче до середини, що говорить про велику кількість електронів в атомах металів на електронних оболонках. Метали мають велику густину та сильні сили взаємодії між сусідніми атомами. Завдяки цій взаємодії електрони з останніх орбіт атомів легко відриваються і стають вільними (приймають участь в тепловому хаотичному русі), а атоми у вузлах кристалічної градки перетворюються на позитивні іони. Відповідно метали мають електронну провідність.

Метали у твердому стані мають кристалічну будову. Частинки в кристалах розташовані в певному порядку, утворюючи просторову (кристалічну) грати. Як вам вже відомо, в будь-якому металі частина валентних електронів покидає свої місця в атомі, в результаті чого атом перетворюється в позитивний іон. У вузлах кристалічної-вої решітки металу розташовані позитивні іони, а в просторі між ни-ми рухаються вільні електрони (електронний газ), тобто не пов'язані з ядрами своїх атомів.

Негативний заряд усіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному заряду всіх іонів решітки. Тому в звичайних умовах метал електрично нейтральний.

2. В чому полягає причина опору в металах?

Опір в металах – це причини, які заважають впорядкованому руху заряджених частинок і приводять до втрати електричної енергії. Причина опору в металах полягає: в тепловому хаотичному русі заряджених частинок, який може припинитися тільки при температурі абсолютного нуля (Т=0К→ t0=-273 0С); взаємодії з протилежними зарядженими частинками при протіканні електричного струму.

3. Поясніть призначення елементів схеми.

Вольтметр - прилад для вимірювання. V

Мікроамперметр - шкала на якій визначають значення і силу струму. мА

Pезист- елемент електричного кола, призначений для використання

його електричного опору

R

Тріод – елемент,який дозволяє керувати струмом

Діод- прилад,що пропускає електричний струм в одному напряму

Позитивний і негативний затискачі +

ЕК - ЕкранТермометр – прилад для вимірювання температури через перетворення тепла

в показниках

_ _ Рубильник – призначений для ручного вмикання,вимикання і

перемикання електричних тіл.

4. В чому полягає відмінність металів від діелектриків?

Метали відносяться до провідників, які мають у своєму складі вільні носії електричного заряду, які можуть переносити електричну енергію від постачальника до споживача. А діелектрики – це речовини, які в своєму складі не мають вільних носіїв електричного заряду і не проводять електричний струм.

Ct 0

B

Uñð,

25 30 35 40 45 50 55 60

I,мА

Îì

R,

B

U ,1

B

U ,2

16

9,36

10,03

9,695

0,606

8,69

9,22

8,955

0,560

8,37

8,36

5,577

0,349

7,62

7,51

7,565

0,473

7,53

6,78

7,155

0,447

65

6,17

6,23

6,2

0,388

5,12

5,61

5,365

0,335

4,22

4,10

4,16

0,26

4,10

4,10

4,1

0,256

Дякую за увагу!