1.3.1. Описание установки и методики измерений

Электрическая схемаустановки представлена на рис.1.8. Источник переменного тока (ИПТ) 1 с помощью ключа 2 подключается к лампе накаливания 3 и эталонному сопротивлению R_o – 4. Изменяя сопротивление реостата R – 5, можно менять ток в цепи накала лампы, а, следовательно, и температуру лампы. При каждом положении движка реостата вольтметром измеряется падение напряжения на эталонном сопротивлении (U_o) и исследуемой лампе (U_л). Величина тока в цепи лампы определяется по закону Ома I_o=U_o/R_o, сопротивление вольфрамовой нити R_T = U_л/I_л , а мощность излучения лампы согласно закону Джоуля - Ленца Р_л = I_лU_л.

5

Энергетическая светимость реальных тел определяется формулой:

R_э^ = ⁿ , (1.20)

где  – постоянная Стефана-Больцмана, T – абсолютная термодинамическая температура тела, А_  1 – степень черноты, равная коэффициенту монохроматического поглощения, n – показатель степени, который у реальных тел зависит от многих факторов: химического состава, состояния поверхности и т. д. и отличается от (1.23).

В данной работе в качестве излучающего тела используется вольфрамовая нить накала электрической лампы. Нить находится в вакууме, поэтому вся подводимая энергия излучается в окружающее пространство. Температуру нити можно определить из закона изменения электросопротивления:

R_Т = R_K 1T  T_K, (1.21)

где R_T – электросопротивление лампы в нагретом состоянии (при температуре Т), R_K – электросопротивление лампы при комнатной температуре T_K,  – температурный коэффициент электросопротивления. Из (1.21) температура нити равна:

T = T_K + (R_T  R_K / R_К . (1.22)

Энергетическая светимость нити по определению будет равна мощности (излучаемой энергии с единицы площади поверхности):

R_э^ = P_л/S, (1.23)

где P_л– мощность, подводимая к лампе, S – площадь боковой поверхности нити.

Из (1.20) и (1.23) получается соотношение P_л/S= А^ⁿ, прологарифмировав, которое получим уравнение, выражающее зависимость мощности лампы от температуры нити накала:

lnP_л = ln(А^S) + nln = lnP_o + nln. (1.24)

График зависимостиlnP_л от ln будет представлять прямую линию (рис.1.9), тангенс угла наклона к оси абсцисс которой определяет значение показателя степени n и равен:

n = tg = lnP_лln. (1.25)

Если ln = 0, то прямая пересекает ось ординат в точке lnP_o, где P_o=А^S, откуда легко найти поглощательную способность или степень черноты вольфрамовой спирали:

А^ = P_o/S. (1.26)

1.3.2. Порядок выполнения работы

1. Определить по термометру комнатную температуру Т_к. При этой температуре измерить сопротивление нити накала.

ВНИМАНИЕ! Ввиду использованных в работе малых значений электросопротивлений нити при измерениях необходимо учитывать электросопротивление подводящих проводов!

Площадь боковой поверхности нити накала S, температурный коэффициент сопротивления  и величина эталонного сопротивления R_o указаны на установке. Эти и другие необходимые постоянные величины записать в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Тк, К	S6, м2	Rо, Ом	10-3, К-1	108, Втм-2К-4
			4,7	5,67

2. Включить установку в сеть. Изменяя реостатом свечение нити лампы от минимального до максимального, измерить U_o и U_л в 8–10 точках. Выключить установку.

3. Для каждой измеренной точки рассчитать ток лампы I_л, сопротивление нити R_T, а также мощность излучения Р_л и записать результаты в табл.1.4.

Таблица 1.4

№ п/п	U0, В	Uл, В	Iл, А	RT, Ом	Pл, Вт	lnPл	T, K	lnT
1 ... 10

4. По формуле (1.22) рассчитать температуру нити Т для каждой измеренной точки. С помощью микрокалькулятора или таблиц десятичных логарифмов определить lnP_л и ln для каждой точки. Записать результаты в табл. 1.4.

5. По полученным результатам построить график зависимости функции lnP_л=f(ln). По графику определить значение показателя степени n = tg.

6. Используя график и формулу (1.26), определить поглощательную способность или коэффициент черноты вольфрамовой спирали А_