Техника безопасности

1. Электрическая лампочка нагревателя и блок питания моста ра­ботают от сетевого напряжения 220 В.

2. Температура разогрева термометра достигает 180 °С, поэтому не следует касаться экранов, закрывающих электролампу.

3. Следует лишь на короткое время включать кнопкой гальва­нометр, когда мост Уитстона не уравновешен.

Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы (техническое задание).

3. Краткие сведения о классической и квантовой теории прово­димости металлов.

4. Схема установки со спецификацией.

5. Таблица и график результатов измерений.

6. Таблица и расчеты по методу наименьших квадратов.

7. Полученная эмпирическая формула.

8. Сравнение полученного значения температурного коэффици­ента сопротивления с табличным значением для меди.

9. Анализ качества полученной эмпирической формулы.

Вопросы для допускного контроля

1. Чем обусловлена высокая электрическая проводимость металлов ?

а) наличием в металле свободных электронов,

б) малым электрическим сопротивлением,

в) большой скоростью движения электронов в металле,

г) высокой концентрацией свободных электронов в металле.

2. При нагревании сопротивление у металлов ...у электрических растворов ...:

а) мало изменяется; сильно изменяется;

б) понижается; понижается,

в) увеличивается; уменьшается;

г) растет; растет.

3. Полученное значение коэффициента К^-1, а таблич­ное К^-1. Каково отличие в процентах?

а) 1,05; б) 10; в) 5; г) 0,18.

4. Получены экспериментальные точки: , и , . Чему равен коэффициент рассчитанный по формуле метода наи­меньших квадратов в формуле эмпирической линейной зависимости от ?

а) 0,3; б) 9; в) 90; г) 0,033.

Контрольные вопросы

1. Как записываются и формулируются законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме? Как они выводятся?

2. Как выводится закон Ома в классической электронной теории проводимости металлов?

3. В каких технических устройствах используется зависимость электрического сопротивления материала от температуры?

4. Чему равна "цена деления" исследованного в работе термо­метра сопротивления? Какое минимальное изменение тем­пературы можно им обнаружить?

5. Осуществите вывод формул метода наименьших квадратов, используя имеющиеся в данной работе указания.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ И

ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ КОНДЕНСАТОРНОЙ

ТЕСТОВОЙ ЯЧЕЙКИ

Цель работы: определить величину электрической постоянной и относительной диэлектрической проницаемости электротехнических материалов (текстолит, гетинакс, тефлон) различных марок.

Теория метода

В изотропных однородных средах векторы электрической ин­дукции и напряженности электрического поля связаны со­отношением ( Ф/м - электрическая посто­янная, - относительная диэлектрическая проницаемость сре­ды, зависящая от природы материала).

Из условия сшивания вектора электрической индукции на границе раздела различных сред следует, что нормальная со­ставляющая напряженности электрического поля меньше в ди­электрике, у которого относительная диэлектрическая проницае­мость больше, при этом .

На рисунке 1 схематично представлено распределение нормальных составляющих напряженности электрического поля в диэлектрике из трех плоскопараллельных слоев материалов с диэлектрическими проницаемостями .

Поскольку электроемкость плоского конденсатора зависит от природы ди­электрика, заполняющего зазор между обкладками, из измерений емкости можно определить электрические характеристики ди­электрика. Для трехслойного диэлектрика с толщиной слоев: падение напряжения на конденсаторе

,

а поверхностная плотность заряда на обкладках площади

.

Определяя электроемкость, как и используя формулу , емкость для системы с трехслойным диэлек­триком примет вид:

,

где , , .

Пусть, для определенности, первый и третий слои пред­ставляют собой воздушные зазоры, для которых . Вто­рой слой характеризуется неизвестной , и известной толщиной (площадь обкладок конденсатора известна). Тогда если из­вестна полная емкость конденсатора :

,

а величина неизвестной диэлектрической проницаемости

.

Сумма толщины воздушных зазоров не зависит от размещения второго слоя. Поэтому в эксперименте его можно размещать произвольным образом, но параллельно к металличе­ским обкладкам.