4. Ход работы
Запишем исходные данные с лабораторного стенда в таблицу 1.
Таблица 1 – Диаметры проводников
-
d1, мм (медь)
d2, мм (нихром)
d3, мм (сталь)
0,14
0,27
0,7
Измерим с помощью мультиметра сопротивления проводников из меди, нихрома и стали на участках различной длины и запишем полученные значения в таблицы 2-4.
Таблица 2 – Медь
Длина l, м |
R1, Ом |
R2, Ом |
R3, Ом |
Rср, Ом |
0,1 |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
0,83 |
0,2 |
1 |
1,1 |
0,9 |
1 |
0,3 |
1 |
0,9 |
1,1 |
1 |
0,4 |
1,1 |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
0,5 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,27 |
Таблица 3 – Нихром
Длина l, м |
R1, Ом |
R2, Ом |
R3, Ом |
Rср, Ом |
0,1 |
1,5 |
1,7 |
1,4 |
1,53 |
0,2 |
2,3 |
2,2 |
2,3 |
2,27 |
0,3 |
3 |
2,9 |
3 |
2,97 |
0,4 |
3,7 |
3,7 |
3,7 |
3,7 |
0,5 |
4,6 |
4,5 |
4,5 |
4,53 |
Таблица 4 – Сталь
Длина l, м |
R1, Ом |
R2, Ом |
R3, Ом |
Rср, Ом |
0,1 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,2 |
0,8 |
0,7 |
0,8 |
0,77 |
0,3 |
1 |
1 |
0,9 |
0,97 |
0,4 |
1,2 |
1,5 |
1,2 |
1,3 |
0,5 |
1,4 |
1,6 |
1,4 |
1,47 |
Построим график зависимостей R = f(l) для исследуемых материалов.
Рисунок 3 – График зависимости R = f(l) для исследуемых материалов
По наклону графиков зависимостей R = f(l) определим коэффициент α:
Вычислим площадь поперечного сечения S каждого проводника:
Найдём удельное сопротивление ⍴ каждого проводника:
Результаты вычислений запишем в таблицу 5.
Таблица 5 – Результаты вычислений
Наименование материала |
α, Ом/м |
d, мм |
S, мм2 |
ρ, Ом·мм2/м |
Медь |
1,1 |
0,14 |
0,0154 |
0,0169 |
Нихром |
7,5 |
0,27 |
0,0573 |
0,429 |
Сталь |
2,425 |
0,7 |
0,385 |
0,933 |
Пустим
по проводникам ток
и измерим напряжение на участках
различной длины. Результаты запишем в
таблицы 6-8.
Таблица 6 – Медь
Длина l, м |
U1, В |
U2, В |
U3, В |
Uср, В |
0,1 |
0,05 |
0,053 |
0,053 |
0,052 |
0,2 |
0,097 |
0,1 |
0,099 |
0,099 |
0,3 |
0,136 |
0,139 |
0,144 |
0,14 |
0,4 |
0,178 |
0,181 |
0,185 |
0,181 |
0,5 |
0,223 |
0,23 |
0,235 |
0,229 |
Таблица 7 – Нихром
Длина l, м |
U1, В |
U2, В |
U3, В |
Uср, В |
0,1 |
0,302 |
0,302 |
0,302 |
0,302 |
0,2 |
0,613 |
0,615 |
0,614 |
0,614 |
0,3 |
0,918 |
0,917 |
0,916 |
0,917 |
0,4 |
1,227 |
1,226 |
1,225 |
1,226 |
0,5 |
1,558 |
1,556 |
1,557 |
1,557 |
Таблица 8 – Сталь
Длина l, м |
U1, В |
U2, В |
U3, В |
Uср, В |
0,1 |
0,073 |
0,073 |
0,076 |
0,074 |
0,2 |
0,15 |
0,152 |
0,149 |
0,15 |
0,3 |
0,225 |
0,224 |
0,223 |
0,224 |
0,4 |
0,296 |
0,297 |
0,296 |
0,296 |
0,5 |
0,366 |
0,366 |
0,366 |
0,366 |
C помощью заданной величины силы тока и найденных значений напряжения рассчитаем сопротивления проводников на участках различной длины по закону Ома. Результаты запишем в таблицы 9-11.
Таблица 9 – Медь
Длина l, м |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
R, Ом |
0,13 |
0,247 |
0,349 |
0,453 |
0,573 |
Таблица 10 – Нихром
Длина l, м |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
R, Ом |
0,755 |
1,535 |
2,293 |
3,065 |
3,893 |
Таблица 11 – Сталь
Длина l, м |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
R, Ом |
0,185 |
0,376 |
0,56 |
0,741 |
0,915 |
Построим график зависимостей R = f(l) для исследуемых материалов.
Рисунок 4 – График зависимости R = f(l) для исследуемых материалов
По наклону графиков зависимостей R = f(l) определим коэффициент α:
Найдём удельное сопротивление ⍴ каждого проводника, воспользовавшись ранее найденными значениями площадей поперечных сечений:
Результаты вычислений запишем в таблицу 12.
Таблица 12 – Результаты вычислений
Наименование материала |
α Ом/м |
d, мм |
S, мм2 |
ρ, Ом·мм2/м |
Медь |
1,1075 |
0,14 |
0,0154 |
0,017 |
Нихром |
7,845 |
0,27 |
0,0573 |
0,449 |
Сталь |
1,825 |
0,7 |
0,385 |
0,702 |
Сравним полученные значения удельных сопротивлений меди, нихрома и стали с табличными (таблица 13) и сделаем выводы.
Таблица 13 – Табличные значения удельных сопротивлений исследуемых материалов
-
ρм, Ом·мм2/м
(медь)
ρн, Ом·мм2/м
(нихром)
ρс, Ом·мм2/м (хромоникелевая аустенитная сталь)
0,017
0,99-1,3
0,7-0,9