Порядок виконання роботи:

1

C

. Зберіть коло згідно зі схемою (рис.1). Виміряйте штангенциркулем радіус шківа r.

Д

А

V

R

Рис. 1.

2. Закріпіть планку з динамометром в прорізі стояка таким чином, щоб динамометри давали рівні показання F^/₁ і F^//₂ = 1H.

3. Увімкніть електродвигун. В результаті цього динамометри дадуть різні показання F₁ і F₂. Запишіть їх в таблицю і визначте силу тертя F = F₁ – F₂.

4. Визначте за вольтметром і амперметром напругу U і силу споживаного струму I і занесіть результати відліків до таблиці.

5. Спостерігаючи за лічильником обертів, помітьте момент співпадання поділки шкали лічильника з 1000 або 2000 обертів, включіть секундомір, визначте його показання під час роботи двигуна та виключіть двигун.

6. Не вмикаючи двигуна, підніміть динамометри вище і збільшіть натяг стрічкового гальма на 0,5H. Знову проведіть виміри.

7. Збільшуючи натяг стрічкового гальма через 0,5H, повторіть дослід 4 рази. Результати дослідів занесіть до таблиці. За формулами (5) – (7) визначте шукані величини.

№

r

F/

t

N

I

U

PT

F1

F2

F

P

η

1 … 5

Дайте відповідь на запитання:

1. На якому явищі грунтується робота електродвигуна?

2. Яка частина електричної енергії йде на нагрівання обмотки?

3. Чому при надто великому навантаженні двигун може вийте з ладу?

4. Побудуйте за даними таблиці залежність ККД від потужності електродвигуна.

Лабораторна робота № 27.

Градуювання термоелемента.

Прилади та приладдя: термопари, гальванометр, дві посудини з водою, електронагрівач.

Мета роботи: засвоїти метод вимірювання температури за допомогою термопари.

Коротка теорія та метод вимірювань

Майже вільні електрони, що знаходяться у металі в стані хаотичного руху, утримуються всередині металу електричними силами. Для виходу електрона із металу треба затратити енергію і виконати за її рахунок роботу А, що зветься роботою виходу електрона із металу. Величина роботи виходу залежить від природи металу, а також його стану. При дотику двох різних металів електрони в результаті теплового руху переходять із одного металу в інший і зворотньо в різних кількостях. Кількість електронів, що перетинають межу розділу в одиницю часу, залежить від роботи виходу і концентрації електронів в одиниці об’єму - n.

У різних металів величини A і n різні, тому перехід електронів через контактний шар відбувається в більшій кількості від металу з меншою роботою виходу і з більшою концентрацією вільних електронів. При цьому провідник з надлишком електронів набуває негативного потенціалу, а інший, що втратив частину електронів, - позитивного. Виникаюче і зростаюче при цьому електричне поле сповільнює процес переходу електронів від одного металу до іншого і призводить до рівноважнго стану, при якому потоки електронів в обох напрямках вирівнюються. Різниця потенціалів, що з’являється між металами, називається контактною різницею потенціалів. Величина її залежить від температури контакту.

Якщо укласти замкнуте коло із двох спаяних кінцями (рис.1) різнорідних металів L і M, яке називають термопарою, то в місцях спаїв 1 і 2 виникнуть протилежні за знаком контактні різниці потенціалів. При однакових температурах спаїв (T₁ – T₂) сумарна різниця потенціалів дорівнює нулеві. А при наявності різниці температури сумарна різниця потенціалів відмінна від нуля. Нехай спай 1 витримується при температурі Т₁, а спай 2 – при Т₂ і нехай Т₂ > Т₁. Позначимо контактну різницю потенціалів у спаях 1 і 2 відповідно V₁і V₂. Тоді, враховуючи протилежність V₁і V₂. сумарне падіння напруги в колі можна подати як

E = V₁ – V₂. (1)

Подана співвідношенням (1) різниця потенціалів у даному випадку відмінна від нуля і носить назву термоелектрорушійної сили. Теоретичний розгляд явища термоелектрики в квантовій фізиці приводить до такого виразу для термоЕРС:

L L

M

1 2

Рис.1

E = α ( T₁ – T₂ ) (2)

де α - так званий коефіцфіцієнт термоЕРС.

Співвідношення (2) справедливе для термоелементів у деякому інтервалі різниці температур, тому що величина α слабо залежить від температури. У вузькому інтервалі температур можна знехтувати залежністю α від температури і вважати її сталою для даного термоелементу. В цьому випадку її звуть сталою термопари. Згідно з виразом (2) величина α визначається як термоЕРС, що виникає при різниці температур у 1 К. Тобто параметр α характеризує чутливість термоелемента до температури. При наявності термоЕРС в колі виникає термоелектричний струм I, величина якого визначається за законом Ома:

I = E / ( R + r ), (3)

де R - зовнішній опір кола; r - опір термопари.

Як бачимо із (3), сила струму в гальванометрі пропорційна термоЕРС, а остання пропорційна різниці температур іі спаїв. На цій залежності грунтується термоелектричний метод вимірювання температури. Для цього термоелемент має бути заздалегідь проградуйованим. Результати градуювання зображують у вигляді графіка і у вигляді формули з відомим значенням α .