Лабораторная работа - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

1-й уровень

Цель: научиться определять удельное сопротивление проводника:

• научиться получать рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника;

• познакомиться с приборами к данной лабораторной работе;

• научиться собирать электрическую цепь по готовой схеме;

• научиться вычислять среднее значение экспериментальных данных;

• научиться сравнивать полученное экспериментальное значение удельного сопротивления проводника с табличными данными и определять материал, из которого сделан проводник.

Приборы и материалы: амперметр, вольтметр, лента измерительная, источник тока, проволока известного сечения (0,2 · 10^-6 м²) и длиной 65-70 см из материала с большим удельным сопротивлением, металлические наконечники, ключ, соединительные провода.

Указания к работе

1. Запишите исходные формулы для расчета удельного сопротивления проводника, заполните пропуски:

2. Получите рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника, заполните пропуск:

3. Зарисуйте в тетради схему электрической цепи для измерения удельного сопротивления проводника (рис. 185).

4. Измерьте лентой длину проволоки l (расстояние между металлическими наконечниками).

5. Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, проволоку, амперметр и ключ.

6. Параллельно проволоке подключите вольтметр.

7. Замкнув ключ, измерьте силу тока I в цепи и напряжение U на концах проволоки.

8. Вычислите удельное сопротивление по рабочей формуле.

9. Разомкните ключ, измените расстояние l между металлическими наконечниками проволоки и снова измерьте ее длину.

10. Замкнув ключ, измерьте силу тока I в цепи, напряжение U на концах проволоки и вычислите ее удельное сопротивление во второй раз.

11. Повторите пункты 9 и 10, проделав опыт и вычисления в третий раз.

12. Рассчитайте среднее значение экспериментально полученного удельного сопротивления по формуле:

13. Сравните среднее экспериментальное значение удельного сопротивления проводника с табличными, запишите вывод, укажите, из какого материала изготовлена проволока.

№ опыта	Длина проволоки l, м	Площадь поперечного сечения S, м2 (дается)	Сила тока I, А	Напряжение U, B	Экспериментальное значение ρ, Ом·м	Среднее экспериментальное значение ρ, Ом·м	Табличное значение ρcp, Ом·м
1
2
3

2-й уровень

Цель: научиться определять удельное сопротивление проводника, установить количественную зависимость электрического сопротивления от длины проводника:

• научиться получать рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника;

• познакомиться с приборами к данной лабораторной работе, научиться пользоваться микрометром или штангенциркулем;

• научиться составлять схему и собирать электрическую цепь;

• научиться вычислять среднее значение экспериментально полученной величины;

• научиться сравнивать полученное экспериментальное значение удельного сопротивления проводника с табличным и определять материал, из которого сделан проводник;

• научиться анализировать экспериментальные данные и выявлять количественные зависимости.

Приборы и материалы: амперметр, вольтметр, лента измерительная, микрометр или штангенциркуль, источник тока, проволока из материала с большим удельным сопротивлением длиной 65-70 см и диаметром около 0,5 мм, металлические наконечники, ключ, соединительные провода.

Указания к работе

1. Запишите исходные формулы для расчета удельного сопротивления проводника, заполнив пропуски:

2. Получите рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника, заполнив пропуски:

3. Составьте и зарисуйте в тетради схему электрической цепи для измерения удельного сопротивления проводника.

4. Измерьте микрометром или штангенциркулем диаметр проволоки d, вычислите площадь поперечного сечения проволоки S.

5. Измерьте лентой длину проволоки l (между металлическими наконечниками).

6. Соберите цепь, соединив последовательно источник тока, проволоку, амперметр и ключ.

7. Параллельно проволоке подключите вольтметр.

8. Замкнув ключ, измерьте силу тока I в цепи и напряжение U на концах проволоки. Рассчитайте электрическое сопротивление R проволоки.

9. Вычислите удельное сопротивление r по рабочей формуле.

10. Разомкните ключ, измените расстояние l между наконечниками и измерьте длину проволоки во второй раз.

11. Замкнув ключ, измерьте опять силу тока I в цепи и напряжение U на концах проволоки; вычислите сопротивление проволоки R и ее удельное сопротивление r во второй раз.

12. Повторите п. 10, 11, проделав опыт в третий раз.

13. Рассчитайте среднее значение экспериментально полученных значений удельного сопротивления по формуле:

14. По данным таблицы постройте график зависимости R(l).

15. Сравните среднее экспериментальное значение удельного сопротивления проволоки с табличными данными, укажите, из какого материала изготовлена проволока, проанализируйте график зависимости R(l), запишите вывод.

№ опыта	Длина проволоки l, м	Площадь поперечного сечения S, м2 (дается)	Сила тока I, А	Напряжение U, B	Экспериментальное значение ρ, Ом·м	Среднее экспериментальное значение ρ, Ом·м	Табличное значение ρcp, Ом·м
1
2
3

3-й уровень

Цель. Научиться определять удельное сопротивление проводника, установить количественную зависимость электрического сопротивления от длины проводника:

• научиться получать рабочую формулу для расчета удельного сопротивления проводника;

• познакомиться с приборами, необходимыми для выполнения данной лабораторной работы; научиться пользоваться микрометром или штангенциркулем; научиться пользоваться омметром для измерения электрического сопротивления;

• научиться составлять схему и собирать электрическую цепь;

• научиться вычислять среднее значение экспериментально полученных данных;

• научиться сравнивать полученное экспериментальное значение удельного сопротивления проводника с табличным, определять материал, из которого сделан проводник;

• научиться анализировать экспериментальные данные и выявлять количественные зависимости;

• вычислять абсолютную и относительную погрешности измерения.

Приборы и материалы: амперметр с погрешностью D_A = 0,1 А, вольтметр с погрешностью D_B = 0,25 В, лента измерительная, микрометр погрешностью D_M = 0,05 мм или штангенциркуль погрешностью D_ш = 0,1 мм, источник тока, проволока длиной 65-70 см и диаметром около 0,5 мм из материала с большим удельным сопротивлением, металлические наконечники, ключ, соединительные провода, омметр.

Указания к работе

1-9. См. соответствующие пункты указаний 2-го уровня.

10. С помощью омметра измерьте электрическое сопротивление R* проволоки.

11. Разомкните ключ, измените расстояние между металлическими наконечниками проволоки, повторите измерения l.

12. Замкнув ключ, измерьте во второй раз I, U и R*, вычислите R и r.

13. Повторите п. 10-12, проведя измерения и вычисления в третий раз.

14. Рассчитайте среднее значение экспериментально полученного удельного сопротивления по формуле

(для дальнейшего расчета погрешности измерений используйте R расчетное).

15. По данным таблицы постройте график зависимости R*(l).

16. Вычислите относительную погрешность измерений .

Относительными погрешностями е_р и е, в данной работе можно пренебречь. ΔU = Δ_B, если стрелка прибора совпадает с делением шкалы, или ΔU = Δ_B + С/2, где С - цена деления, если не совпадает. Аналогично: ΔI = Δ_А или ΔI = Δ_А + С/2.

17. Найдите Δ_r = r · е_r для каждого опыта.

18. Сравните среднее экспериментальное значение удельного сопротивления проволоки с табличными; укажите, из какого материала изготовлена проволока, проанализируйте график зависимости R₀(l), запишите результаты измерения в виде: р - Δр ≤ р ≤ р + Δр. Для каждого опыта сделайте вывод.

№ опыта	l, м	d, м	S, м2	I, А	U, В	R, Ом	R*, Ом	ρ, Ом·м	Среднее значение ρ, Ом·м	Табличное значение ρ, Ом·м	Δρ, Ом·м
1
2
3

Домашнее задание

Повторить п. 107 стр. 285 (3).