Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Виртуальная лабораторная работа № 10



Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

По дисциплине:ФИЗИКА

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

Тема: «Определение коэффициента термического расширения»

 

 

Выполнил: студент гр. ГНГ-16-1 _________ /Бельский Е.В./

(подпись) (Ф.И.О.)

 

Проверил: ассистент кафедры ОТФ_________ /Водкайло Е.Г./

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

 

 

Санкт-Петербург

Цель работы.

1) определить температуру металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;

 

2) измерить удлинение проволоки при нагревании;

3) определить показатель коэффициента термического расширения.

Краткое теоретическое обоснование.

1) Явление, изучаемое в работе – термическое расширение

2) Основные законы: Закон Ома для участка цепи R=U/I.

Термическое расширение представляет собой изменение размеров тела в процессе изменения его температуры.

Количественно термическое расширение характеризуется коэффициентами линейного и объемного расширения. Пусть тело при температуре T1 имеет длину l1 , а при температуре Т2 = Т1 + ∆Т (где ∆Т — сравнительно небольшой интервал температур) имеет длину l2, тогда коэффициент линейного расширения определяется из соотношения :

т. е. физический смысл коэффициента линейного расширения ɑ показывает на какую долю своего первоначального значения изменяются линейные размеры тела при изменении температуры на один Кельвин

Коэффициент термического расширения твердого тела-константа, показывающая на сколько изменяется объем и длина тела, выполненного из определенного материала, с изменением температуры данного тела. Связь между температурой тела для линейного расширения

b - коэффициент линейного расширения, Lo - начальная длина тела, Lo = 1 м.

Для определения коэффициента необходимо знать начальную длину проволоки Lo, изменение температуры dt и соответствующее изменение длины dL. Изменение длины проволоки можно непосредственно измерить при помощи микрометрического индикатора, а температуру непосредственно измерить невозможно. Поэтому в данной работе определение температуры проволоки производится по изменению ее сопротивления при нагревании ( термический коэффициент сопротивления предполагается известным ).

Зависимость сопротивления металла от температуры имеет вид, аналогичный формуле:

где R0-эталонное сопротивление , Л-темп.коэф.сопр. сигма t- изменение температуры.

Поскольку, нагрев проволоки производится протекающим через нее электрическим током, зная падение напряжения на сопротивлении и силу тока, можно вычислить сопротивление проволоки:

Силу тока определяем по падению напряжения на эталонном сопротивлении, термическим коэффициентом сопротивления которого можно пренебречь.

 

Основные расчетные формулы.

1. Формула определения эталонного сопротивления:

I=Uэт/Rэт => Rэт= Uэт/I ,

где I - сила тока в цепи [А], U - напряжение на проволоке [В], R - искомое эталонное сопротивление [Ом].

2. Формула определения температуры проволоки:

t = 20 + 1/λ(Rпр.t/R0 – 1), где t – температура тела [0С], λ — температурный коэффициент сопротивления [1/0С].

3. Формула коэффициента термического расширения:

, где β — коэффициент линейного расширения [1/0С], L0 – начальная длина тела [м], δt – изменение температур [0С], δL – изменение длины проволоки [м].

4. Формула зависимости сопротивления металла от температуры:

R = R0(1+ λ*δt) , где R0 – эталонное сопротивление [Ом], λ — температурный коэффициент сопротивления [1/0С], δt – изменение температуры [0С] .

Формулы погрешности косвенных измерений.

Средняя квадратичная ошибка среднего значения:

 

= =0,0014

 

Расчет погрешностей косвенных измерений.

 

N ( - i) ( - i) ( ;N)
 
0.00539 0.083 0.064 0.015
0.00577 0.064
0.01400 0.081

 

= 2.14 0.0014 = 0.003

= = = 0.003

 

Результаты измерений.

Таблица 1.

Vисточник,В I, A Vист., B Vпр. , B Rнагрев.
0,03 0,3449 0,0551
0,06 1,1889 0,1103

 

Таблица 2.

V ист. , В I, A Vэт. , B Vпр. , B L, мкм Rпр.,Ом t,C
0,43 4,250 0,7496 1,743 8,846
0,85 8,472 1,527 1,796 15,148
1,26 12,63 2,364 1,876 24,615
1,67 16,70 3,294 1,972 35,975
12,06 20,63 4,361 2,117 53,135
2,44 24,38 5,613 2,300 74,791
2,79 27,89 7,109 2,548 104,143
3,11 31,08 8,910 2,865 141,654
3,39 33,92 11,07 3,265 188,991
3,64 36,37 13,62 3,741 245,32
3,39 33,92 11,07 3,265 188,99
3,11 31,08 8,910 2,865 141,654
2,79 27,89 7,109 2,548 104,142
2,44 24,38 5,613 2,300 74,791
2,06 20,63 4,361 2,117 53,135
1,67 16,70 3,294 1,972 35,975
1,26 12,63 2,364 1,876 24,615
0,85 8,472 1,527 1,796 15,148
0,43 4,250 0,7496 1,743 8,876

 

Пример вычислений.

Расчет эталонного сопротивления проволоки:

Uприборное= 1 В Uэт=0,3449 В U1=0.0551 В I=0.03 А

Rэт1= = = 1,84 Ом

Uприборное = 2 В Uэт=1.889 В U2 = 0.1103 В I=0.06 А

Rэт2= = =1.84 Ом

Исходные данные: материал проволоки – вольфрам; коэф. теплоотдачи 0,2 Вт/ ; d=0,2 мм

Погрешности прямых измерений: ∆U= 1,0 B; ∆I= 0,01 A; ∆t= 1,0 c;

Вычисления:

Опыт №1. Rпр.=Uпр./I= =1.74 (Ом)

Опыт №2. = 8,876 (С)

( )

График.

Область пластичной деформации

 

Вывод по работе.

В ходе работы был измерен коэффициент термического расширения линейного твердого тела. Было проведено 20 опытов на экспериментальной установке, зафиксированы значения приборов и рассчитаны значения температур и сопротивлений. Была обнаружена пластическая деформация проволоки в результате нагрева и последующего охлаждения снижением напряжения.

Сравнение полученного результата с табличным:

Сравнивая с табличным значением, которое равно ,результат близок к действительности на 25%. Отклонение результата эксперимента от табличного значения связано с условиями проведения эксперимента и погрешностями результатов косвенных вычислений.

 

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.