Расчет удельного сопротивления материала

Смоленское образовательное государственное

бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования.

«Десногорский Энергетический колледж» 

Кабинет№211                                                                                                    Обучающийся: Прядиев А.А.

Группа: 0116- 02- ЭЗ                                                                                                «     »_____2012 

                                                            Отчёт по лабораторной работе№2 

                           "Расчет удельного сопротивления материала". 

Цель работы: опытным путем с помощью амперметра и вольтметра определить сопротивление резистора R, произвести расчет удельного сопротивления и определить материал. 

Оборудование: плата 1, R₂...R₅ -резисторы, миллиамперметр постоянного тока 50мА, вольтметр постоянного тока 50В.

Краткие теоретические сведения.

Немецкий физик Георг Ом (1787-1854) в 1826 году обнаружил, что отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

U / I = R = const.

Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника. Электрическое сопротивление измеряется в Омах. Электрическим сопротивлением 1 Ом обладает такой участок цепи, на котором при силе тока 1 А напряжение равно 1 В:

1 Ом = 1 В / 1 А.

Опыт показывает, что электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади S поперечного сечения проводника:

R = ρ · L / S.

Постоянный для данного вещества параметр r называется удельным электрическим сопротивлением вещества. Удельное сопротивление измеряется в Ом · м.

В таблице приводятся значения удельного электрического сопротивления для некоторых материалов и сплавов:

Таблица 1. Удельное сопротивление проводников. 
 
 
 
 
 

Материал	Удельное сопротивление (Ом · м)	Удельное сопротивление (Ом · мм2/м)
Алюминий	2,82 · 10-8	0,0282
Висмут	1,2 · 10-6	1,2
Вольфрам	5,5 · 10-8	0,055
Железо	9,8 · 10-8	0,098
Золото	2,42 · 10-8	0,0242
Константст	4,9 · 10-7	0,49
Латунь	8 · 10-8	0,08
Манганин	4,4 · 10-7	0,44
Медь	1,72 · 10-8	0,0172
Молибден	5,6 · 10-8	0,056
Никель	7,24 · 10-8	0,0724
Нихром	1 · 10-6	1
Олово	1,14 · 10-7	0,114
Платина	1,05 · 10-7	0,105
Свинец	2,06 · 10-7	0,206
Серебро	1,62 · 10-8	0,0162
Цинк	5,92 · 10-8	0,0592

Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи:

I = U / R.

Измерение сопротивления.

Для измерения сопротивления может быть использован метод амперметра и

вольтметра.

Частное от деления показаний вольтметра, подключенного к испытуемому резистору, на показания амперметра, включенного последовательно с этим резистором, определяет его сопротивление R=U/I. 
 

Ход работы:

Собрать схему согласно рисунку 1: 

 

Установите на блоке питания переключатель «О-ЗОВ» в положение постоянного тока.

Подключите схему к клеммам питания «О-ЗОВ».

Измерьте ток и напряжение резистора R₁ измеренные данные занесите в Таблицу 1.

Вычислите по результатам измерений сопротивление резистора R|, полученный ответ занесите в Таблицу 1.         

R₁=U₁/I₁.

Измерить длину проволоки, из которой изготовлен резистор, и ее диаметр. Данные занести в таблицу 1.

Вычислите удельное сопротивление резистора. По справочнику определите материал.

Таблица 1

I, А	0.02	1	0.5
U, В	0,012	0.02	42
R, Ом	0,6	0,02	84
L, m	10	1	200
S, mm2	2	1.4	1
ρ, m	0,012	0,028	0,42

 

Сделайте вывод о проделанной работе. 

Опытным путем с помощью амперметра и вольтметра определили сопротивление резистора R, произвели расчет удельного сопротивления и определили материал: олово, алюминий и манганин. 
 

 
Контрольные вопросы: 

1. Назовите основные способы измерения сопротивления? 

Основными методами измерения сопротивления постоянному току являются: косвенный метод; метод непосредственной оценки и мостовой метод. 
Выбор метода измерений зависит от ожидаемого значения измеряемого сопротивления и требуемой точности. 
Наиболее универсальным из косвенных методов является метод амперметра-вольтметра. 
Метод амперметра-вольтметра. Основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений и измерение малых сопротивлений. По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление. 

Метод непосредственной оценки. Предполагает измерение сопротивления постоянному току с помощью омметра. Измерения омметром дают существенные неточности. По этой причине данный метод используют для приближенных предварительных измерений сопротивлений и для проверки цепей коммутации.

Мостовой метод. Применяют две схемы измерения - схема одинарного моста и схема двойного моста. Одинарным мостом (мостам Уитстона) можно измерять сопротивления более 1 ом Для этого моста требуются одиночные щупы, причем сопротивление соединительных концов и переходное сопротивление контакта между щупом и обмоткой входят в измеряемую величину (поэтому этот мост дает недостаточно точные результаты при измерении сопротивлений менее 1 ом).Обычно двойные мосты являются комбинированными и могут переключаться на схему одинарного моста

2. На чем основано измерение сопротивления омметром?

Непосредственное измерение сопротивлений постоянному току выполняется омметрами. Если значения сопротивлений более 1 Ом, применяют омметры с последовательной схемой измерения, а для измерения малых сопротивлений - с параллельной схемой. При пользовании омметром с целью компенсации изменения напряжения питания необходимо произвести установку стрелки прибора. Для последовательной схемы стрелка устанавливается на нуль при шунтированном измеряемом сопротивлений. (Шунтирование производится, как правило, специально предусмотренной в приборе кнопкой). Для параллельной схемы перед началом измерения стрелку устанавливают на отметку "∞". Чтобы охватить диапазон малых и больших сопротивлений, строят омметры по параллельно-последовательной схеме.

3. Определить материал, обладающий самым большим и самым маленьким сопротивлением?

Алюминий обладает малой величеной удельного сопротивления ,потому что имеет высокую электропроводность, высокие механические свойства (достаточной прочностью и высокой пластичностью).

Манганин имеет достаточно высокое удельное сопротивление, так как обладает комплексом электрических и технологических свойств, очень малый и стабильный во времени.