Електрика

Предмет:

Тип роботи:

Методичні вказівки

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

впорядкований рух. При цьому носії струму стикаються з атомами (іонами) металлу, що коливаються відносно положень рівноваги-вузлів кристалічної решітки. Зіткнення відбуваються також з атомами домішок. В обох випадках ці зіткнення є причиною існування електричного опору. Якщо метал чистий і відсутні дефекти, то електрони розсіюються лише на теплових коливаннях решітки. З підвищенням температури амплітуда коливань іонів збільшується і зростає опір металу. Якщо метал з домішками, то електрони розсіюються не тільки на теплвих коливаннях іонів самого металу, а й на частинках домішок.

Частина опору, яка зумовлена розсіянням електронів на домішках, залишається величиною скінченною навіть тоді, коли температура прямує до абсолютного нуля. При температурах порядку кімнатної і вищій розсіювання електронів на теплових коливаннях відіграє більшу роль, ніж розсіювання на домішках і дефектах решітки.

До провідників другого роду належать електроліти. Носіями електрики у провідниках другого роду є рухомі іони. З підвищенням температури ступінь дисоціації рідкого електроліту зростає, а значить кількість носіїв струму збільшується, їх рухливість зростає і тому опір зменшується.

Температурна залежність опору металів характеризується температурним коефіцієнтом опору, який чисельно дорівнює відносній зміні опору при зміні температури на один кельвін:

, (1)

де – опір провідника при даній температурі .

Температурний коефіцієнт опору для даної речовини різний при різних температурах. Однак для металів зміна коефіцієнта з температурою невелика. Якщо ще й температурний інтервал досить малий, то приблизно можна вважати величину постійною, рівною середньому її значенню в цій області температур. В цьому випадку опір металу змінюється за лінійним законом

, (2)

де – опір при 0 оС, – температура провідника за шкалою Цельсія.

Запишемо вираз (2) для двох різних температур:

Розв’язуючи одержану систему рівнянь відносно , маємо

. (3)

Співвідношення (3) є робочою формулою.

Хід виконання роботи

1. Ознайомитися з будовою і методом вимірювання опору містком Уітстона. 2. До клем “х” містка М під’єднати досліджуваний провідник, розміщений у термостаті (рис.1).

3. Рукоятку перемикача “помножити” встановити в те положення, при якому точність вимірювання опору буде максимальною.

4. Виміряти опір досліджуваного провідника при кімнатній температурі.

5.Ввімкнути нагрівник термостата і приблизно через кожні 4-5 0С вимірювати опір провідника. Вимірювання проводити до температури 80-90 0С. Дані вимірювання записати в таблицю.

6. Побудувати графік залежності опору провідника від температури .

7. На графіку вибрати прямолінійні ділянки і для пари точок, достатньо віддалених одна від одної на кожній із ділянок, обчислити за формулою (5) значення . Обчислених значень повинно бути не менше п’яти.

8. Знайти середнє значення .

9. Середню абсолютну похибку в цій роботі рекомендується розрахувати за спрощеною схемою, методом середнього (за вказівкою викладача).

Зразки таблиць виміряних і обчислених результатів

Контрольні запитання:

1. Пояснити природу електричного опору у провідниках першого і другого роду.

2. Пояснити залежність опору провідника від температури при низьких і високих температурах.

3. Записати формулу залежності опору провідника від температури.

4. Яку величину називають температурним коефіцієнтом опору? Яка його одиниця?

5. В чому полягає явище надпровідності?

Лабораторна робота № 5

Вивчення вакуумного діода і визначення питомого заряду електрона

Мета роботи: 1) побудувати вольт-амперні характеристики вакуумного діода; 2) визначити питомий заряд електрона.

Лабораторне обладнання: вакуумний діод ІЦІІП; мікроамперметр до 300 мкА; міліамперметр до 200 мА; вольтметр до 15 В; два реостати (на 17 Ом і на 30 Ом); випрямляч на 12 В; акумулятор на 6 В; набір провідників – 9 шт; вилка з провідниками на 6 В з позначеною полярністю.

Загальні теоретичні відомості

Відомо, що в металах є електрони провідності, які утворюють своєрідний електронний газ. Вони приймають участь у тепловому русі і утримуються всередині зразка силами електричного походження. Щоб вивести електрон за межі металу, потрібно виконати проти цих сил роботу, яку називають роботою виходу електрона з металу. Для різних металів вона має різні значення.

Оскільки електрон має електричний заряд, то існування роботи виходу показує, що в поверхневому шарі металу існує електричне поле. При переході через поверхневий шар металу потенціал поля змінюється на деяку величину , що називається потенціалом виходу. Між роботою виходу і потенціалом виходу існує очевидний зв’язок

, (1)

де е – модуль заряду електрона (елементарний заряд).

Реальність роботи виходу можна пояснити двома причинами. Першою причиною є те, що при тепловому русі електрони можуть на малі віддалі виходити за межі металу і створювати над його поверхнею електронну “атмосферу”. Біля поверхні металу утворюється наче заряджений конденсатор (подвійний електричний шар, від’ємною обкладкою якого є електронна атмосфера, а додатньою – шар іонів металу). Другою причиною є те, що електрон, який вирвався з металу, викликає виникнення в металі додатнього індукційного заряду, рівного за величиною зарядові