Определение удельного сопротивления металлов

Лабораторная работа № 6

Порядок выполнения работы

Цель работы: Определить длину волны света, цвет которого задан преподавателем, и рассчитать погрешность на длину волны.

Щелкните мышкой на значке «Определение длины волны света» на рабочем столе компьютера. На экране монитора появится дифракционная картина при нормальном падении белого света на дифракционную решётку. После прохождения решётки, свет, преломляясь в линзе, образует дифракционный спектр первого, второго и третьего порядков симметрично относительно главной оптической оси линзы. В данном случае мы имеем дело с проявлением волновых свойств фотонов. Преподаватель назначает каждому студенту цвет, длину волны которого надо определить.

1. Наведите курсор на заданный Вам цвет в первом порядке справа и щелкните клавишей. В правой части экрана появится значение угла дифракции. Запишите значение угла φ₁ в таблицу измерений.

2. Определите угол дифракции φ₂ для ЭТОГО ЖЕ цвета в первом порядка слева относительно оптической оси и запишите его в таблицу измерений.

3. Проведите измерения углов дифракции во втором и третьем порядках справа и слева для заданного Вам цвета, записывая значения углов в таблицу измерений.

4. Вычислите среднее значение φ_ср для каждого порядка.

5. По формуле (5.1) рассчитайте длину волны света для первого второго и третьего порядков.

6. Считая полученные значения λ как прямые измерения, вычислить доверительную абсолютную погрешность D λ по алгоритму прямых многократных измерений.

7. Окончательно записать результат в виде:

λ = (λ_ср ± D λ) нм.

Постоянная дифракционной решетки указана на экране монитора.

Таблица 5.1.

поря- док	Справа φ1	Слева φ2	φср	λ, нм	D λ, нм	D λ^2, нм

Контрольные вопросы

1. Что такое интерференция света?

2. Какие волны называются когерентными?

3. Условия максимума и минимума интерференции.

4. Что такое дифракция света? При каких условиях может происходить это явление?

5. Почему дифракционная решетка может использоваться в спектральных приборах?

6. Почему для наблюдения дифракции необходимо, чтобы длина волны излучения была соизмерима с постоянной решетки?

Цель работы:

Определить удельное сопротивление металла.

Краткая теория

Многочисленными опытами было установлено, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:

, (6.1)

где l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

Коэффициент пропорциональности в этой формуле ρ называется удельным сопротивлением. Оно для каждого проводника разное и зависит только от структуры и его химического состава. Из формулы (6.1) можно найти удельное сопротивление материала:

. (6.2)

Сопротивление проводника R можно определить, измеряя ток через проводник и падение напряжения на нём, воспользовавшись законом Ома для участка цепи:

. (6.3)

Порядок выполнения работы

1. Вызвать программу «Определение удельного сопротивления металлов». На экране монитора появляется схема, состоящая из источника постоянного тока с э.д.с., которую показывает вольтметр при разомкнутой цепи, амперметр и проводники из различных металлов.

2. Получите задание у преподавателя – с каким проводником Вы будете работать. Чтобы включить проводник в схему нужно навести курсор на него и щёлкнуть клавишей. Проводник установится в схему и амперметр покажет ток, а вольтметр, падение напряжения на сопротивлении.

3. Записать показания тока и падения напряжения в таблицу измерений.

4. Убрать проводник из схемы, наведя курсор мыши на него.

5. Опять поместить ЭТОТ ЖЕ проводник в схему. Падение напряжения и ток изменятся, так как компьютер случайным образом назначает э.д.с., а геометрические размеры проводника не изменяются.

6. Опять записать показания тока и падения напряжения в таблицу измерений.

7. Провести 4 измерения по пунктам 4 – 6.

8. По формуле (6.3) определить значения сопротивления проводника и записать их в таблицу.

9. Рассчитать абсолютную доверительную погрешность ΔR по алгоритму прямых многократных измерений по формуле:

.

10. По формуле (6.2) рассчитать удельное сопротивление металла.

11. По формуле рассчитайте погрешность ,

где погрешность = м² и погрешность = 0,01 м

12. Окончательно записать результат:

R = (R_ср ± ΔR) Ом;

ρ = (ρ ± ) Ом ·м.

Таблица 6.1.

номер измерения	I, A	U, В	R, Ом	ΔRi, Ом	ΔR^2, Ом

Контрольные вопросы

1. Как сопротивление проводника связанно с его геометрическими

размерами?

2. От чего зависит удельное сопротивление проводника?

3. Сформулируйте и напишите закон Ома для участка цепи.

Дата добавления: 2014-12-25