Определение температурного коэффициента сопротивления меди

ТЕОРИЯ.

Электрическое сопротивление всех веществ изменяется с изменением температуры. Сопротивление металлов с повышением температуры, особенно сильно при плавлении, сопровождающимся разрушением пространственной решетки. Сопротивление угля, а также растворов кислот, солей и щелочей уменьшается с повышением температуры.

С достаточной точностью можно считать, что изменение сопротивления проводника прямо пропорционально первоначальному сопротивлению при 273К и изменению температуры :

Коэффициент пропорциональности является для каждого вещества величиной постоянной и называется температурным коэффициентом сопротивления данного вещества. Он показывает, на какую часть первоначального сопротивления при 273К изменяется сопротивление проводника при нагревании его на 1К.

Причина зависимости сопротивления проводника от температуры заключается в том, что характер и интенсивность движения атомов, входящих в кристаллическую решетку металла, с изменением температуры изменяется.

Различные сплавы, содержащие какие-либо примеси к основному металлу, обладают различными температурными коэффициентами сопротивления- от весьма малых до сравнительно больших.

ОБОРУДОВАНИЕ:

1. Прибор для определения температурного коэффициента сопротивления меди.

2. Омметр.

3. Авометр.

4. Соединительные провода.

5. Ключ.

6. Термометр.

7. Сосуд с водой.

8. Штатив с кольцом.

9. Электроплитка.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНЯ РАБОТЫ.

1. Составить цепь по схеме, показать ее преподавателю.

2. Весьма желательно, если для этого имеются соответствующие условия, провести первоначальный отсчет при температуре Т=273К, для чего в катушку следует снег или толченый лед.

3. Опустить катушку в сосуд с водой при комнатной температуре. Ввести в катушку термометр, выждать, когда его показания станут одинаковыми с показаниями комнатного термометра.

4. Найти величину сопротивления катушки при комнатной температуре. Если отсчета при 273К не производилось, это измерение следует считать первоначальным.

5. Поместив под кольцо штатива нагреватель, повысить температуру на 20-30К.

6. Убрать нагреватель из-под сосуда.

7. Вычислить значение сопротивления при температуре .

8. Снова подвести нагреватель под кольцо штатива, на котором установлена колба с водой.

9. Найти величину сопротивления катушки при температурах 333К, 353К, 373К.

10. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

Измерения

Температурный коэффициент меди

Относительная погрешность

Абсолютная погрешность

Температура Т1(К)

Сопротивление r1

Температура Т2(К)

Сопротивление r2

Температура Т3(К)

Сопротивление r3

Температура Т4(К)

Сопротивление r4

Температура Т5(К)

Сопротивление r5

Температура Т0(К)

Сопротивление r0

11. Построить график зависимости сопротивления меди от температуры. Если первоначальный отсчет проводился при комнатной температуре, найти графически сопротивление катушки при 273К.

12. Взяв сопротивление катушки при наибольшей , и наименьшей температурах, найти температурный коэффициент меди:

Формулу можно получить, если вычислить и по формуле, а затем исключить из полученных выражений. Определить относительную и абсолютную погрешность измерений.

Контрольные вопросы.

1. Имеются реостат, изготовленный из железной проволоки, и жидкостной реостат. Как они будут себя вести при длительном включении в сеть?

2. Что произойдет, если катушку из медной проволоки заменить катушкой из константановой проволоки?

3. Что означает коэффициент сопротивления? Почему его величина для металлов совпадает со значением коэффициента объемного расширения для идеального газа?

4. Чем объяснить, что для металлов имеет положительное значение, а для растворов и угля – отрицательное?