Лабораторные работы по физике: Электричество - файл ???????????? ?????? ?-1.doc

Лабораторные работы по физике: Электричество
скачать (2947.9 kb.)
Доступные файлы (24):
? 3.doc111kb.03.05.2011 14:26скачать
? 4.doc66kb.03.05.2011 14:27скачать
? 5.DOC77kb.03.05.2011 14:27скачать
?-1.doc222kb.11.10.2003 14:51скачать
?-14.doc78kb.03.05.2011 14:26скачать
?-2.doc1435kb.25.02.2004 10:10скачать
?-7.doc3547kb.03.05.2011 14:26скачать
?-8 (?.410).doc1183kb.25.05.2004 11:28скачать
?-8.doc2195kb.03.05.2011 14:25скачать
?2.doc559kb.06.03.2007 11:58скачать
?3.doc89kb.06.03.2007 11:58скачать
?7.doc616kb.06.03.2007 11:58скачать
?? ?????? ?-7.doc749kb.03.05.2011 14:25скачать
??? ?-42.doc113kb.03.05.2011 14:25скачать
??? ??? 12.doc31kb.06.03.2007 11:58скачать
??? ?????? ?-2.doc76kb.15.11.2004 12:21скачать
??? ?????? ?-3.doc119kb.23.12.2004 00:47скачать
??? ?????? ?-4.doc67kb.06.04.2004 12:28скачать
??? ?????? ?-5.doc68kb.03.05.2011 14:24скачать
??? ?????? ?-6.doc72kb.22.12.2004 12:53скачать
??? ?????? ?-7.doc86kb.03.05.2011 14:24скачать
??? ?????? ?-8(1).doc89kb.03.05.2011 14:24скачать
??? ?????? ?-8.doc47kb.26.11.2004 11:31скачать
???????????? ?????? ?-1.doc155kb.03.05.2011 14:25скачать

???????????? ?????? ?-1.doc







Лабораторная работа Э-1

Определение удельного сопротивления проводника”


Определение удельного сопротивления проводника.

  1. Цель работы: определение удельного сопротивления нихромовой проволоки, изучение методов обработки результатов эксперимента.

  2. Приборы и принадлежности: прибор для измерения удельного сопротивления резистивного провода F PM-0,1.

Порядок выполнения работы.

  1. Убедившись, что прибор заземлён, устанавливаем подвижный кронштейн на отметку, соответствующую 0.05 V на вольтметре. Затем будем изменять длину так, чтобы напряжение увеличилось на 0.05 V.

  2. Включаем прибор, нажав клавишу W1, и устанавливаем значение силы тока по указанию преподавателя (95mA).

3) Переключатель W2 устанавливаем в положение «Нажатый», что соответствует схеме с точным измерением напряжения на отрезке проводника.

4) Измеряем длину при различных значениях напряжения отрезка провода. По формуле (3) рассчитываем величину сопротивления отрезка проводника для каждого значения длины. Результаты заносим в таблицу:



№ п. п.

L, м

U, В

I, mА

R, Ом

R, Ом

1

2

3

4

5

6

0.08

0.14

0.2

0.26

0.33

0.39

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

95

95

95

95

95

95

0.58

1.27

1.84

2.26

2.89

3.19

0.3288

0.3313

0.3353

0.3407

0.3476

0.3502



  1. Повторяем все измерения при отжатом положении переключателя W2, что соответствует точному измерению силы тока в проводнике. Сопротивление при этом вычисляется по формуле (4).

  2. Рассчитываем погрешности измерения напряжения U, силы тока I и сопротивление R (см. формулы (5), (8), (9)). Сравниваем погрешности измерения сопротивления R для двух схем включения приборов.




№ п. п.

L, м

U, В

I, А

R, Ом

R, Ом

1

2

3

4

5

6

0.05

0.12

0.18

0.24

0.32

0.37

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

95

95

95

95

95

95

0.52

1.04

1.57

2.10

2.62

3.15

0.3386

0.3409

0.3447

0.3500

0.3566

0.2684




  1. Используя метод наименьших квадратов, рассчитываем параметры наилучшей прямой, проходящей через экспериментальные точки и оцениваем погрешности их определения (см. формулы (11), (12)).

  2. Определяем удельное сопротивление нихрома и оцениваем погрешность его определения (см. формулы (14), (15)).

Обработка результатов эксперимента.

Количественной мерой отклонения результата измерения xизм. от истинного значения xист. некоторой физической величины x является погрешность измерения x. Она определяется из условия, что истинное значение измеря­емой величины xизм с некоторой вероятностью P лежит в ин­тервале



Таким образом, измерить физическую величину x – это значит указать результат измерения xизм и погрешность измерения , т. е. представить результат в виде:

.

Если значение измеряемой величины находится непосредственно из отчёта по шкале прибора, т. е. производится прямое измерение, то погрешность измерения можно оценить по формуле:

, (5)

где - погрешность используемого прибора,

- погрешность отсчёта и округления,

- погрешность разброса.

Число, обозначающее класс точности, равно предельному значению погрешности прибора, выраженному в процентах от диапазо­на величин, измеряемых прибором, согласно формуле:

, (6)

где - класс точности прибора, xмакс. - максимально воз­можное значение показания прибора (для приборов, имеющих нуль посередине шкалы, xмакс - арифметическая сумма конечных значений на шкале по обе стороны от нуля, - максимальная погрешность прибора. Класс точности прибора указывается на его шкале (если класс точности на приборе не указан, то он считается равным 4,0). Таким образом, определив по школе прибора xмакс и , исполь­зуя формулу (6), находим

Примером косвенных измерений в данной работе является изме­рение сопротивления проволоки. Если измерение сопротивления проис­ходит по первой схеме включения приборов, то в соответствия с формулой (3) сопротивление является функцией напряжения, силы тока и сопротивления вольтметра:

,

вычисляя частные производные функции , , , в соответствии с (7) получаем: (8)

где , , - соответственно погрешности измерения напряжения, сила тока и сопротивления вольтметра.

При измерении сопротивления проволоки по второй схема вклю­чения приборов в соответствии с формулой (4) имеем:

R=f(U, I, Ra)=

Поэтому погрешность измерения сопротивления в этом случае равна:

(9)

где - погрешность измерения сопротивления амперметра.

Из формулы {1) следует, что при постоянных значениях L и S сопротивление отрезка проволоки R должно быть прямо пропорционально его длине L. Уравнение прямой на координат­ной плоскости R, L имеет вид:

R=R(L)=aL+b ,

Где a, b – постоянные. Поэтому задача построения кривой сводится к определению наилучших значений постоянных a и b,наилучшей прямой соответствует минимум суммы

,

где n - число экспериментальных точек, Ri - измеренное значение сопротивления отрезка проволоки длиной Li. Условия минимума суммы

,

приводят к следующей системе из двух уравнений для определения неизвестных a и b:



где , (10)

,

Решая систему, находим:

, (11)

Поскольку значения сопротивления Ri, используемые в (10), определены с погрешностью , то и постоянные a и b определяются с некоторой погрешностью. Погрешности в определении постоянных a и b вычисляются по формулам:

(12)



В соответствии с формулой (1) мы предполагая, что экспери­ментальные точки на графике R(L) должны “ложиться" на прямую, и нашли наилучшие значения параметров a и b определяющих эту прямую. Возникает вопрос - а какова вероятность того, что наилучшей кривой, проходящей через экспериментальные точки, яв­ляется прямая? Эту вероятность можно найти, используя, например, критерий согласия Пирсона (критерий Хи-квадрат). Для этого необ­ходимо вычислить величину

(13)

где - погрешность измерения сопротивления.

Найденное значение X2 необходимо сопоставить с таблицей значе­ний Х2 , приведенной в работе (1). Отметим, что величина N в этой таблице - это число степеней свободы распределения X2 равное числу измерений n минус увеличенное на единицу число определяемых параметров (в данном случае N=n-( 2 + 1) = n – 3 ).

Согласно формуле (1) постоянная a связана с удельным сопротивлением вещества, из которого изготовлена проволока, и площадью поперечного сечения проволоки S соотношением:



Поэтому удельное сопротивление равно:

, (14)

где учтено, что поперечное сечение проволоки - круг диаметра d. Очевидно, - косвенно измеряемая величина. Поэтому погрешность измерения определяется по формуле (7), кото­рая с учетом (12) принимает вид:

, (15)

где - погрешность измерения диаметра проволоки.
Расчеты:

Для первого случая:

R(l)=8.17*1+0.092

∆a=0.195 Ом/м

∆b=0.0467Ом

x^2=0.15
Для второго случая:

R(l)=10.34*1-0.504

∆a=1.142 Ом/м

∆b=0.2285 Ом

x^2=1.08

Из формулы (14) высчитаем и:

Ом/м

Ом/м

и по формуле высчитаем удельное сопротивление и подставим в формулу и получим

Ом/м
Вывод: Определили удельное сопротивление нихромовой проволоки с помощью прибора для измерения удельного сопротивления резистивного провода Изучили методы обработки результатов эксперимента.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации