Загальна інформація
Застосування
Зображення різних мідних дротів
Усі електричні пристрої здебільшого потребують заряджання через кабель або під'єднані кабелем до електромережі. Проте вони мають різні вимоги до значень сили струму та напруги. Ці параметри регулюються опорами, які є й у кабелях, щоб електричні пристрої не були пошкоджені. При цьому виконується співвідношення: де - довжина, - площа поперечного перерізу і - залежний від температури питомий опір. Проте учні спочатку зосереджуються на співвідношенні
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні повинні вміти збирати просте електричне коло та розуміти поняття сили струму й напруги. Крім того, слід розуміти принцип електричного опору і знати формулу .
Принцип
Опір дроту залежить від його довжини та площі поперечного перерізу.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають з'ясувати залежність між опором дроту , його довжиною і поперечним перерізом .
Завдання
За допомогою двох окремих серій дослідів можна встановити співвідношення .
У першій серії дослідів співвідношення визначають, змінюючи довжину дроту. У другій серії дослідів, змінюючи товщину дроту, встановлюють співвідношення .
Зауваження
Слід стежити, щоб установлені дроти не провисали, але й не були надто туго натягнуті.
- Співвідношення виконується лише для незалежних від температури опорів. Дроти зі сплаву константан (позначення за DIN CuNi) мають цю властивість у відносно широких межах, і назву утворено від сталості значення їхнього опору. Для константану виконується закон Ома. Інші метали цієї властивості не мають; тому опір дроту з чистого металу залежить від матеріалу.
Правила безпеки
До цього досліду застосовуються загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Увага:Дріт може дуже сильно нагріватися, якщо через нього протікає струм понад 1 А! Не можна торкатися дроту, коли тече струм! Коли вимірювання не проводять, силу струму слід завжди повертати на нуль, а вимикач тримати розімкненим!
Обладнання
Складання та виконання
Складання
- Збери установку відповідно до зображення ліворуч.
- При цьому частину константанового дроту закріплюють двома затискачами типу «крокодил» на з'єднувальних штепселях між гніздами a і b.
- Вибери діапазони вимірювання і .
Виконання (1/2)
- Увімкни блок живлення і встанови напругу
- Замкни вимикач і підвищуй напругу, доки сила струму не досягне значення .
- Виміряй довжину закріпленого дроту й відповідну напругу. Запиши виміряні значення.
- Розімкни вимикач і закріпи довший відрізок дроту між гніздами a і c. Прибери зайвий модуль і дій так само, як на першому кроці.
- Наостанок дій так само, як і раніше, закріпивши дріт між гніздами a і d.
Виконання (2/2)
- Замість константанового дроту з тепер закріплюють дріт з .
- Виміряй тепер напругу за сили струму і запиши виміряне значення.
- Наостанок закріпи дріт з і дій так само.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
За результатами виконання отримано такі значення.
| 0,24 | 0,08 | 0,32 | 1,33 | 16,6 |
| 0,24 | 0,16 | 0,64 | 2,67 | 16,6 |
| 0,24 | 0,24 | 0,95 | 3,96 | 16,5 |
| 0,2 | 0,95 | 0,24 | 3,96 | 0,031 | 0,12 |
| 0,3 | 0,42 | 0,24 | 1,75 | 0,071 | 0,12 |
| 0,4 | 0,24 | 0,24 | 1,00 | 0,126 | 0,13 |
Таблиця 2 ()
Таблиця 1 ()
Опрацювання результатів (1/3)
- Після обчислення значень опору з виміряних значень та у таблиці 1 будують графік
залежності опору від довжини дроту. - Він дає підстави припустити пропорційну залежність між і , що підтверджується обчисленням часток (останній стовпець таблиці 1).
- Отже, виконується або добуток для константанового дроту, площа поперечного перерізу якого під час вимірювань лишається незмінною.
Опрацювання результатів (2/3)
- Після обчислення значень опору з виміряних значень та у таблиці 2 будують графік
залежності опору від площі поперечного перерізу дроту. Це дає підстави припустити обернено пропорційну
залежність між і , що підтверджується обчисленням добутків (останній стовпець таблиці 2). - Отже, виконується або для константанового дроту, довжина якого під час вимірювань лишається незмінною.
Опрацювання результатів (3/3)
Загалом результат обох дослідів такий:
- , для сталої і , для сталої
Підсумовуючи, отримуємо