Практическая работа «Исследование зависимости сопротивления металла от температуры и вычисление температурного коэффициента»
методическая разработка по физике (11 класс)

Практическая работа

«Исследование зависимости сопротивления металла от температуры

 и вычисление температурного коэффициента»

Цель работы: исследовать зависимость сопротивления металла от температуры и вычислить температурный коэффициент для данного вещества.

Оборудование: источник тока, ключ, проволока из нихрома или константана длиной 10 см, резистор сопротивлением 10 Ом, ноутбук с программой цифровых измерений различных параметров, датчики силы тока, напряжения, мультиметр с датчиком измерения температуры.

Теория

С повышением температуры металлического проводника его сопротивление увеличивается.

Температурный коэффициент – величина, выражающая относительное изменение сопротивления проводника при изменении его температуры на 1°С и являющаяся характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник.

Пусть R0 – сопротивление проводника при комнатной температуре,

            Rn – сопротивление нагретого проводника ( n – номер опыта)

            Δt – величина изменения температуры,

           (Rn – R0) – изменение сопротивления,

            - относительное изменение сопротивления (отношение изменения сопротивления к его

                             первоначальному значению)

  - относительное изменение сопротивления, приходящееся на 1°С.

Из последнего выражения выведите самостоятельно выражение зависимости сопротивления проводника от изменения температуры Rn(Δt).

Ход работы

Соберите цепь из последовательно соединенных источника тока, ключа, исследуемого проводника (отрезок проволоки), резистора и амперметра. Датчик температуры подключите к проволоке.  Вольтметр подключите к концам отрезка проволоки. Начертите в бланке отчета схему данной цепи. Выполните 6 измерений силы тока, напряжения и температуры проволоки с интервалом 20 с, причем первое измерение необходимо выполнить сразу после замыкания цепи, пока проводник еще не начал нагреваться. Рассчитайте 6 значений сопротивления, используя закон Ома для участка цепи. Заполните таблицу, вычислив значения температурного коэффициента для каждого из последовательных интервалов температур. Вычислите среднее значение температурного коэффициента αср. = (α1 + α2 + α3 + α4 + α5)/5 и найдите отклонение каждого из значений температурного коэффициента от среднего значения Δαn = |αср. – αn|., после чего рассчитайте среднее значение отклонения.  Сделайте вывод о качестве выполнения работы.

Контрольные вопросы

1) Каков физический смысл температурного коэффициента?

2) Может ли температурный коэффициент иметь отрицательное значение?

3) Сравните значение температурного коэффициента, полученного в работе, с табличным значением для данного металла. Оцените относительную погрешность и сделайте вывод, о реальности полученного результата. В случае большой относительной погрешности, попробуйте объяснить этот факт.