Практикум по электричеству и магнетизму - 55 стр.

UptoLike

55
Измерив по приборам значения i
эфф
и U
эфф
, определить по формуле
эфф
эфф
i
U
Z =
полные сопротивления цепи для разных значений тока и
напряжения.
п //п
U
эфф
,В
i
эфф
,А
Z,Ом
Z
выч
,Ом
ϕ
0
1
2
3
По формуле (14) подстановкой в нее ранее найденных значений R, L и C
вычислить полное сопротивление Z
выч
. Совпадение значений Z
,
определенных в данном упражнении, и Z
выч
и является проверкой
обобщенного закон Ома для цепи переменного тока с учетом погрешностей
эксперимента. Данные занести в табл .3. Следует отметить, что
сопротивление катушки индуктивности переменному току при наличии
железного сердечника в ней зависит от силы тока, поэтому сравнивать
измеренные и вычисленные значения можно только для одних и тех же
значений силы тока.
По формуле (17) рассчитать угол сдвига фаз ϕ между током и
напряжением по ранее найденным значениям R, L и C.
РАБОТА 10
ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА
Приборы и принадлежности: установка для измерения сопротивления ,
микрометр.
Краткая теория
Высокая электрическая проводимость металлов обусловлена огромной
концентрацией в них носителей тока электронов проводимости. В
классической электронной теории Друде-Лоренца электроны проводимости
рассматриваются как электронный газ, обладающий свойствами
одноатомного идеального газа . Концентрация электронов проводимости n в
одновалентном металле имеет порядок числа атомов в единице объема
металла :
n ( 10
28
- 10
29
)м
-3
.
В отсутствие электрического поля электроны проводимости
хаотически движутся и сталкиваются с ионами металла , которые в свою
очередь совершают беспорядочные тепловые колебания около положений
равновесия узлов кристаллической решетки. В данной теории считается ,
что средняя длина свободного пробега
λ
электронов приблизительно равна
расстоянию между узлами решетки металла , т.е.
λ
~10
-10
м .
Исходя из основных положений молекулярно-кинетической теории
вещества , можно записать выражение для средней кинетической энергии
теплового движения электронов:
                                             55
     Изм ерив п о п рибора м зн а чен ия iэф ф и Uэф ф , оп ред елит ь п о ф орм у ле
     U эфф
Z=             п олн ые соп рот ивлен ия    цеп и д ля     ра зн ых   зн а чен ий т ока    и
     i эфф
н а п ря ж ен ия .
                     №
                    п //п U эф ф ,В iэф ф ,А       Z,Ом      Z вы ч,Ом ϕ0
                      1
                      2
                      3
      П о ф орм у ле (14) п од ст а н овкой в н ее ра н ее н а йд ен н ых зн а чен ий R, L и C
вычислит ь п олн ое соп рот ивлен ие Z выч. С овп а д ен ие зн а чен ий Z ,
оп ред елен н ых в д а н н ом у п ра ж н ен ии, и           Z выч и я вля ет ся п роверкой
обобщ ен н ого за кон Ом а д ля цеп и п ерем ен н ого т ока с у четом п огрешн ост ей
эксп ерим ен т а . Д а н н ые за н ест и        в т а бл.3. С лед ует отм етить, ч то
сопротивлениек атуш к и инд ук тивности перем енном уток упри налич ии
ж елезного серд еч ник а в ней зависит от силы ток а, поэтом усравнивать
изм еренны е и вы ч исленны е знач ения м ож но тольк о д ля од них и тех ж е
знач ений силы ток а.
      П о ф орм у ле (17) ра ссчит а т ь у гол сд вига ф а з ϕ м еж д у т оком и
н а п ря ж ен ием п о ра н ее н а йд ен н ым зн а чен ия м R, L и C.

                                        Р А БО ТА № 10
      И ЗМ Е Р Е Н И Е У ДЕ Л ЬН О ГО С О П Р О Т И ВЛ Е Н И Я П Р О ВО ДН И К А
        П риборы и п рин а д леж н ост и: у ст а н овка д ля изм ерен ия соп рот ивлен ия ,
м икром ет р.
                                         Кратк аятеория
        Высока я элект рическа я п ровод им ост ь м ет а ллов обу словлен а огром н ой
кон цен т ра цией в н их н осит елей т ока – элект рон ов п ровод им ост и. В
кла ссической элект рон н ой т еории Д ру д е-Л орен ца электрон ы п ровод им ост и
ра ссм а т рива ю т ся    ка к элект рон н ый га з, обла д а ю щ ий свойст ва м и
од н оа т ом н ого ид еа ль н ого га за . К он цен тра ция элект рон ов п ровод им ост и n в
од н ова лен т н ом м ет а лле им еет п оря д ок числа а т ом ов в ед ин ице объ ем а
м ет а лла :
                                      n ≈ ( 1028 - 10 29)м -3.
        В от су т ст вие элект рического п оля элект рон ы п ровод им ост и
х а от ически д виж у т ся и ст а лкива ю т ся с ион а м и м ет а лла , которые в свою
очеред ь соверша ю т бесп оря д очн ые теп ловые колеба н ия около п олож ен ий
ра вн овесия – у злов крист а ллической решет ки. В д а н н ой т еории счит а ет ся ,
чт о сред н я я д лин а свобод н ого п робега λ элект рон ов п риблизит ель н о ра вн а
ра сстоя н ию м еж д у у зла м и решет ки м ет а лла , т .е. λ ~10-10 м .
        Исх од я из осн овн ых п олож ен ий м олеку ля рн о-кин ет ической т еории
вещ ест ва , м ож н о за п иса т ь выра ж ен ие д ля сред н ей кин ет ической эн ергии
т еп лового д виж ен ия элект рон ов: