Так всегда – стоит только найти ответ на один вопрос, как сразу возникают новые

В курсе лабораторных работ по физике вашей главной задачей в каждой работе будет как раз проверка некоторой физической закономерности или физического закона. Но, кроме главной задачи, почти во всех работах будет и вторая задача – измерять, чтобы измерить.

Пояснить это можно на примере того же металлурга, изучающего новый сплав. Рассмотрим первый вариант его эксперимента, результаты которого записаны в таблице 4.1. В этом случае, как мы уже обсуждали, металлург может сделать вывод, что закон Ома не нарушается. Тогда построенная на рисунке 4.2 прямая линия позволит узнать проводимость и сопротивление образца из нового сплава (образец 371с). В самом деле, проводимость проводника k есть коэффициент пропорциональности в формуле (4.1), связывающей силу тока с напряжением. Другое название этого коэффициента – угловой коэффициент прямой линии, геометрический смысл которого – тангенс угла наклона этой линии к оси абсцисс. Найдём этот коэффициент (тангенс). Для этого проведём на рисунке 4.2 в любом месте вертикальную прямую так, чтобы образовался прямоугольный треугольник (желательно, побольше). На рисунке эта прямая указана пунктиром. Тогда в прямоугольном треугольнике тангенс угла a между экспериментальной прямой и осью абсцисс (осью силы тока) равен отношению катета, противолежащего углу a (вертикального катета) к прилежащему катету (горизонтальному).

.

Обратите внимание: тангенс угла a мы вычислили, не измеряя угол a, но как отношение катетов. Именно так всегда надо определять угловой коэффициент, так как значение угла a зависит от масштаба, выбранного при построении графика, а отношение катетов от масштаба не зависит. Тангенс – это лишь интерпретация углового коэффициента, который равен отношению приращения функции (длина вертикального катета) к приращению аргумента (длина горизонтального катета).

Итак, проводимость образца 371с равна 7,26 мА/В. Сопротивление образца есть величина, обратная проводимости:

.

Проводимость и сопротивление есть характеристики образца, но не характеристики сплава. А характеристиками сплава являются удельная проводимость s и удельное сопротивление r. Их тоже можно определить, используя результаты проведённого эксперимента. Что такое удельное сопротивление r? – Это коэффициент пропорциональности в формуле, определяющей зависимость сопротивления проводника от его длины l и площади поперечного сечения S:

.

Отсюда следует, что

.

Сопротивление образца нам уже известно. Осталось измерить его длину и площадь поперечного сечения. Скорее всего, этого делать уже не надо, а надо только заглянуть в рабочий журнал нашего металлурга – он наверняка все свои образцы уже промерил и все размеры аккуратно записал в рабочем журнале. Удельная проводимость s есть величина, обратная удельному сопротивлению r:

,

так что, зная r, можно вычислить и значение s.

Таким образом, в результате проделанного эксперимента получена следующая информация (следующий вывод) о сплаве MV51.

· Проводники, выполненные из этого сплава, подчиняются закону Ома.

· Измерены удельное сопротивление и удельная проводимость сплава (с указанием абсолютной и относительной погрешностей измерений).

Дата добавления: 2014-01-07