Лабораторная работа №6. Вариант (поисковый уровень)

Вариант (поисковый уровень)

Вариант(частично- поисковый уровень)

Тема: «Изучение сил поверхностного натяжения. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом капель»

Цель работы: « Научиться определять коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом капель »

Приборы и материалы: Линейка измерительная, весы, разновесы, пипетка,стакан химический, стакан с чистой водой,, штангенциркуль или микрометр.

Пояснения к выполнению работы частично- поискового характера:

1. Для определения поверхностного натяжения воды взвешивают капли, отрывающиеся от капилляра пипетки. На каплю, висящую на конце узкой трубочки, действуют две силы: сила тяжести mg, направленная вертикально вниз, и сила поверхностного натяжения жидкости F , распределенная вдоль границы жидкости с краем трубки и направленная перпендикулярно этой границе. Сила поверхностного натяжения, действующая на каплю можно принять равной F =σ l, где l – длина границы жидкости с отверстием пипетки. Принимая, что l =∏ d, где d – внутренний диаметр внутренний диаметр трубочки, получаем: σπ d = mg (1)

2. Выразите из формулы (1) значение коэффициента поверхностного натяжения.

3. При помощи штангенциркуля измерьте диаметр канала стеклянной пипетки.

4. Используя предложенное оборудование найдите способ определения массы одной капли воды, учитывая, что массу одной капли воды измерить точно с помощью обычных лабораторных весов невозможно.

5. Важным является процесс формирования отдельной капли. Для исключения действия на каплю сил инерции каплю формируют быстро, но на последней стадии формирования (до ее отрыва от пипетки) замедляют процесс. Капля должна оторваться при очень медленном поступлении жидкости.

6. Пользуясь формулой, выведенной в пункте 2, рассчитайте коэффициент поверхностного натяжения воды.

7. Напишите отчет в виде таблицы, в которой представьте измеряемые физические величины и величины, которые можно определить с помощью формул. Коротко опишите последовательность выполнения эксперимента.

8. Сделайте вывод о проделанной работе

9. Решите контрольную задачу, предложенную преподавателем.

10. Сдайте работу преподавателю.

Тема: «Изучение сил поверхностного натяжения. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости»

Цель работы (формулируется самостоятельно)

Пояснения к выполнению лабораторной работы поискового характера.

1.Предложите способы изучения зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры и плотности жидкости на основе теории о капиллярных явлениях».

2.Какое оборудование необходимо для решения выбранной вами задачи.

3. Самостоятельно подберите необходимое оборудование.

4. Составьте план выполнения лабораторной работы и покажите его преподавателю.

5. Выполните лабораторную работу по разработанному плану.

6. Отчет может быть представлен в виде описания полученных результатов и таблицы, в которую должны войти физические величины, измеренные в ходе эксперимента и физические величины вычисленные в процессе проверки того или иного газового закона и графики проверенных в ходе выполнения данной работы зависимостей.

Тема: «Определение удельного сопротивления проводника»

Теория:

рис.1

В твердом состоянии все металлы имеют кристаллическое строение. При образовании металлического кристалла, атомы отдают часть своих электронов "в общее пользование", благодаря чему в металлическом кристалле образуется "электронный газ". Атомы, лишенные части своих электронов становятся положительно заряженными ионами.
Ионы металла расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решетку (рис1). Внутри нее и находится "электронный газ", представляющий хаотично движущиеся свободные электроны.
Если в металле возникает электрическое поле, свободные электроны начинает смещаться в направлении этого поля, создавая в металле электрический ток.

При движении по кристаллу свободные электроны сталкиваются с атомами проводника и отдают им запас своей кинетиче­ской энергии. Таким образом возникает сопротивление проводника, причиной которого является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки. Электрическое сопротивление – физическая величина. Обозначается буквой R. Разные проводники обладают различным сопротивлением из-за различия в их строении кристаллической решётки, из-за разной длины и площади поперечного сечения. На опыте установлено, что сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения :

R = (1)

где коэффициент называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность проводить электрический ток.

Из формулы R = можно выразить значение удельного сопротивления:

ρ = (2). Из этой формулы получаем размерность для удельного со­противления[ρ]= или Ом·м.

Единица измерения удельного сопротивления в СИ — ом·метр (Ом·м). Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м².

В технике часто применяется меньшая производная единица: Ом · мм²/м, равная 10⁶ от 1 Ом·м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 мм .

На сопротивление проводника влияет его температура. Концентрация свободных электронов в металлическом проводнике при повышении температуры практически остается неизменным. Однако, вследствие усиления колебаний узлов кристаллической решетки, с ростом температуры появляется все больше и больше препятствий на пути направленного движения свободных электронов под действием электрического поля, т.е. уменьшается средняя длина свободного пробега электрона l, уменьшается подвижность электронов и, как следствие возрастает удельное сопротивление

Однако, если с повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, константан', никелин и др.) с увеличением температуры своего со­противления почти не меняют. Для небольших интервалов температуры сопротивление металлов

описывается формулой: R=R (1 +α∆t),где R - сопротивление проводника при температуре t =0 С, α- температурный коэффициент сопротивления, ∆t=t - t .

В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых проводников.

Таблица 1. Удельное сопротивление некоторых проводников
Наименование материала проводника	p, Ом*мм /м	Наименование материала проводника	р, Om*мм /м
Алюминий	0,028	Николин	0,42
Вольфрам	0,053	Серебро	0.016
Железо	0,098	Сталь	0,12
Константин	0,480	Нихром	1.1
Латунь	0,071	Свинец	0,210
Медь	0.017	Хромель	1,1

Из таблицы видно, что лучший проводник- серебро, но большая стоимость се­ребра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм обладает сопротивлением 0,0175 ом. Чтобы получить сопротивление в 1 ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготов­ления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппара­тов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Проводник, сопротивление которого определяется выражением (1) называется резистором, его условное обозначение на схеме приведено на рис2.

рис.2

Резисторами являются спирали электроплиток, электроламп, электроутюга, провод, намотанный на катушку и др.

Сила тока в металлическом проводнике пропорциональна напряжению U на концах цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.: I = (1)

Где R - электрическое сопротивление участка цепи. Это утверждение называют законом Ома.

Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно.

Напряжение измеряется вольтметром, который включается в цепь параллельно резистору.

Дата добавления: 2014-12-08