Інтерактивна експериментальна установка
Коло замкнене
Поверніть телефон горизонтально
Повноекранний режим установки призначений для альбомної орієнтації.
`r`n
Опір спіралі R:
2.50 Ом
Сила струму I:
2.00 А
Опір R₀ (при 0 °C):
2.23 Ом
Коефіцієнт α (табл):
0.0060 1/°C
Таблиця результатів вимірювань
| № | Метал | t, °C | U, В | I, А | R, Ом | α, 1/°C | Дія |
|---|
Таблиця порожня. Перейдіть на вкладку «Схема кола», оберіть температуру та натисніть «Занести вимір у таблицю».
Графік залежності R(t)
Екстраполяція до 0 °C (визначення R₀)
Опір R₀ (при 0 °C):
–
α (експериментальний):
–
α (табличний):
–
Відносна похибка:
0.0 %
Мета роботи
Експериментально підтвердити, що з підвищенням температури електричний опір металів зростає; показати, що залежність опору металевого провідника від температури наближається до лінійної; визначити температурний коефіцієнт опору металу.
Теоретичні відомості
У металах носіями струму є вільні електрони, які рухаються між вузлами кристалічної ґратки. З підвищенням температури амплітуда коливань йонів у вузлах кристалічної ґратки зростає, через що електрони частіше зазнають зіткнень. У результаті електричний опір металевого провідника зростає.
Залежність опору від температури:
R(t) = R₀ · (1 + α · t)
де R₀ — електричний опір за температури 0 °C;
t — температура за шкалою Цельсія;
α — температурний коефіцієнт електричного опору (вимірюється в К⁻¹ або °C⁻¹).
R(t) = R₀ · (1 + α · t)
де R₀ — електричний опір за температури 0 °C;
t — температура за шкалою Цельсія;
α — температурний коефіцієнт електричного опору (вимірюється в К⁻¹ або °C⁻¹).
Формула для визначення температурного коефіцієнта опору:
α = (R – R₀) / (R₀ · t)
α = (R – R₀) / (R₀ · t)
Таблиця значень температурного коефіцієнта опору металів:
| Метал | Формула | Температурний коефіцієнт α, 10⁻³ К⁻¹ | Питомий опір ρ (при 20 °C), 10⁻⁸ Ом·м |
|---|---|---|---|
| Залізо / сталь | Fe | 6,0 | 10,0 |
| Мідь | Cu | 4,3 | 1,7 |
| Алюміній | Al | 4,2 | 2,8 |
| Вольфрам | W | 4,5 | 5,5 |
| Нікель | Ni | 6,5 | 7,3 |
| Платина | Pt | 3,9 | 10,5 |
| Срібло | Ag | 4,1 | 1,6 |
| Латунь | Cu-Zn | 1,5 | 7,1 |
| Ніхром | Ni-Cr | 0,2 | 110 |
Хід виконання роботи
- Оберіть досліджувану речовину (наприклад, сталь або мідь).
- Перевірте, що ключ замкнено, а блок живлення увімкнено (напруга U = 5 В).
- За допомогою кнопок вибору температури встановлюйте значення від 20 °C до 240 °C з кроком 20 °C.
- Для кожного значення температури фіксуйте покази приладів та натискайте кнопку «Занести вимір у таблицю».
- Перейдіть на вкладку «Таблиця і Графік»: проаналізуйте побудований графік R(t), визначте опір R₀ за температури 0 °C (точка перетину прямої з віссю ординат) та визначте експериментальне значення коефіцієнта α.
- Сформулюйте висновок до роботи.