Лабораторная работа10. Отчёт по лабораторной работе 10 Определение коэффициента термического расширения (линейного) твёрдого тела По дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Выполнил студент гр.

Название	Отчёт по лабораторной работе 10 Определение коэффициента термического расширения (линейного) твёрдого тела По дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Выполнил студент гр.
Дата	18.05.2019
Размер	227.86 Kb.
Формат файла
Имя файла	Лабораторная работа10.docx
Тип	Документы #77602

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

ОТЧЁТ

По лабораторной работе №10

Определение коэффициента термического расширения (линейного) твёрдого тела

По дисциплине Физика

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}
Выполнил студент гр. ТПР-18 Беляев М.А.

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент Фицак В.В.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург
2018

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 содержание:

Явления, изучаемые в работе:

Нагревание проводника при прохождении через него электрического тока;
Удлинение проводника при нагревании.

Основные определения:

Коэффициент объемного расширения – вид коэффициента теплового расширения, подразумевающее общее изменение размеров тела в функции температуры.
Коэффициент линейного расширения – физическая величина, равная относительному изменению линейного размера тела при изменении температуры тела на один кельвин.
Ток – упорядоченное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля.
Сила тока - скалярная физическая величина, численно равная заряду проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Физический смысл ρ – сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м².

Где ρ – удельное сопротивление проводника [Ом*м]

l – длина проводника [м]

R – сопротивление [Ом]

S – площадь сечения [м²]

Напряжение между двумя точками электрической цепи - равно работе электрического поля по перемещению единичного положит, заряда из одной точки в другую.
Коэффициент термического расширения – величина, характеризующая относительную величину изменения объема или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1⁰ К, при постоянном давлении.

Законы, лежащие в основе данной работы:

Закон Ома: сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.

$i = {u \over r}$

Схема установки p10m

1. Трубка, уменьшающая тепловые потери при нагревании

2. Исследуемая проволока

4. Груз, поддерживающий проволоку в натянутом состоянии

5. Микрометрический индикатор, показывающий удлинение проволоки

8. Регулируемый блок питания

9,10. Цифровые вольтметры

12. Пульт "Нагрев"

Основные формулы:

Эталонное сопротивление

, где:

- удельное сопротивление вещества, [

]=Ом·мм²/м

S-площадь поперечного сечения, [S]=

l- длина проводника, [l]=м

Сопротивление проволоки

_{, где:}

R_пр – сопротивление проволоки

V_эт - напряжение на проволоке (показание нижнего вольтметра)

3.Температура при разных значениях сопротивления проволоки

_,где:

λ – термический коэффициент сопротивления, [λ] = К^-1

R_пр._t– сопротивление проволоки при разных температурах

R₀ – начальное сопротивление проволоки

4.Коэффициент линейного расширения

β =

;

, где:

δL – удлинение проволоки, [δL] = м

L_o – начальная длина проволоки

δt – изменение температуры

Пример вычислений:

Исходные данные:

- вольфрамовая проволока;

- d = 0,1 мм;

- L₀ = 1 метр;

- термический коэффициент сопротивления = 4,6 * 10^-3 К^-1;

-

.

-

=485,2 С^о

-

Погрешности прямых измерений:

Погрешность измерения сопротивления проволоки:

Δ Rпр. =Rпр.*(

) = 1,58*(

) = 0,026 Ом

Погрешность измерения рассчитываемой температуры:

△t= t*

Погрешность измерения расчета коэффициента линейного расширения:

Расчеты погрешностей косвенных измерений:

△Rэт. = Rэт. () = 7(=0,07 Ом.

Δ Rпр.= 0,026 Ом.

△t = 0,124 С^о.

△β =

Таблица 1.

Номер опыта	V_ист.	V_эт.	V_пр.	△L	I	R_пр.
Размерность	В	В	В	мкм	А	Ом
				R_{нагр. сопр.}= 30 Ом
1	1	0,81	0,18	0	0,114	1,58
2	2	1,62	0,37	0	0,234	1,58

Таблица 2.

Номер опыта	V_ист.	V_эт.	V_пр.	δL		I	R_пр.	t_n
Размерность	В	В	В	м 10^-6		А	Ом	C^o
					R_{нагр. сопр.}= 10 Ом.
1	5	2,92	2,07	11		0,42	4.96	485,2
2	10	5,74	4,25	53		0,82	5,18	515,5
3	15	8,38	6,61	120		1,20	5,52	562,1
4	20	10,75	9,24	214		1,54	6,01	629,5
5	25	12,8	12,14	336		1,83	6,63	714,8
6	30	14,54	15,45	544		2,07	7,44	826,3
7	35	15,98	19,01	994		2,3	8,33	948,7
8	40	17,15	22,84	1652		2,45	9,32	1084,9
9	45	18,11	26,88	2550		2,58	10,39	1232,1
10	50	18,89	31,1	3813		2,70	11,52	1450,2

Окончательные результаты:

25)*

= 965 ⁰С

0,124 ⁰C

График зависимости длины нити от температуры:

Вывод:
Выполнив данную работу, я рассчитал коэффициент термического расширения вольфрамовой проволоки. Он равен

0,00054)

. По справочным же данным он равен 2,4*10^-6

, что отличается на 7,08 % от рассчитанного мной. Это можно вычислить следующим образом:

;

Ещё нельзя не отметить то, что в данной системе не идеальна изоляция, в следствии чего всё равно происходит теплообмен между системой и окружающей средой.

△Rэт. = Rэт. *() = 7*(=0,07 Ом.

Δ Rпр.= 0,026 Ом.

△t = 0,124 Со.

△β =

Таблица 1.

△Rэт. = Rэт. () = 7(=0,07 Ом.

△t = 0,124 С^о.