Отчет, виртуалка 10. Первое высшее техническое учебное заведение россии

• Название: Первое высшее техническое учебное заведение россии
• Дата: 16.10.2021
• Размер: 134.9 Kb.
• Имя файла: Отчет, виртуалка 10.docx
• Тип: Лабораторная работа; #249026

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Отчёт

По дисциплине:	Лабораторная работа №10

Тема:	Определение коэффициента термического расширения (линейного) твердого тела

Выполнил: студент гр.	ИАС-19-2				/Воробьев В.В./
		(подпись)			(Ф.И.О.)

Дата:

18.10.2019

Проверил:	доцент кафедры ОТФ										/Кожокарь М.Ю./
	(должность)					(подпись)				(Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2019 года

Цель работы
1) Определить температуру металлической проволоки при протекании через нее электрического тока;

2) Измерить удлинение проволоки при нагревании;

3) Определить коэффициент линейного термического расширения.
Краткое теоретическое содержание

1. 
   Явление, изучаемое в работе – тепловое расширение твёрдого тела
   
2. 
   Основные определения:
   

1. 
   Тепловое расширение - изменение размеров и формы тела при изменении его температуры.
   
2. 
   Коэффициент термического расширения твёрдого тела - величина, характеризующая относительное удлинение тела, происходящее при нагревании тела на 1 градус.
   
3. 
   Температура - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы и определяющая направление теплообмена между телами.
   
4. 
   Сила тока – скалярная физическая величина, численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника, в единицу времени.
   
5. 
   Удельное сопротивление проводника – сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 .
   

3. 
   Законы и соотношения :
   

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

4. 
   Физические величины и их единицы измерения:
   
   1. 
      Температура - T, K
      
   2. 
      Сила тока - I, А
      
   3. 
      Удельное сопротивление проводника - ρ, Ом*м
      
   4. 
      Коэффициент термического расширения - α,
      

Схема установки




1.Трубка для уменьшения потерь тепла

2.Исследуемая проволока

4.Груз

5.Микрометрический индикатор

7.Нагрузочное сопротивление

8.Регулируемый блок питания

9,10. Цифровые вольтметры

11.Переключатель нагрузочного сопротивления

12.Выключатель нагрева
Расчётные формулы
1. , где

- эталонное сопротивление, [ ] = Ом

- эталонное напряжение (показание верхнего вольтметра), [ ] = В

I - сила тока в цепи (показание амперметра), [I] = A

, где

- сопротивление проволоки

- напряжение на проволоке (показание нижнего вольтметра)

3. , где

t - температура при разных значениях сопротивления проволоки, [t]=℃

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

- сопротивление проволоки при разных температурах

- начальное сопротивление проволоки

4. , где

- коэффициент линейного расширения, [α] =

- удлинение проволоки, [ ]=м

- начальная длина проволоки, [ ]=м

- изменение температуры,[ ]=
Формулы погрешностей косвенных измерений








Таблицы с результатами измерений и вычислений
Таблица 1. Вычисление начального сопротивления проволоки

Uист	Uэт	Uпр	ΔL	I	Rпр	R0
В	В	В	мкм	А	Ом	Ом
1	0,81	0,18	0	0,08	2,25	2,25
2	1,63	0,36	0	0,16	2,25

Таблица 2. Вычисление силы тока, температуры и сопротивления проволоки

Номер опыта	Uист	Uэт	Uпр	ΔL	I	Rпр	tп
Размерность	В	В	В	м∙10-6	А	Ом	℃
1	5	4,08	0,91	30	0,41	2,219	16,847
2	10	8,12	1,87	132	0,81	2,308	26,056
3	15	12,10	2,89	307	1,21	2,388	34,304
4	20	15,95	4,04	560	1,60	2,52	48,423
5	25	19,63	5,36	917	1,96	2,734	70,087
6	30	23,09	6,90	1396	2,31	2,987	96,175
7	35	26,26	8,73	2300	2,63	3,319	130,522
8	40	29,09	10,90	3401	2,91	3,745	174,594
9	45	31,55	13,44	6872	3,16	4,253	227,038
10	50	33,63	16,36	10253	3,36	4,869	290,697
11	45	31,55	13,44	9153	3,16	4,253	227,038
12	40	29,09	10,90	8215	2,91	3,745	174,594
13	35	26,26	8,73	7445	2,63	3,319	130,522
14	30	23,09	6,90	6837	2,31	2,987	96,175
15	25	19,63	5,36	6359	1,96	2,734	70,087
16	20	15,95	4,04	6003	1,60	2,525	48,423
17	15	12,10	2,89	5746	1,21	2,388	34,304
18	10	8,12	1,87	5571	0,81	2,308	26,056
19	5	4,08	0,91	5470	0,41	2,219	16,847

Примеры вычисления
Исходные данные:

• 
  медная проволока
  
• 
  d=0.1 мм
  
• 
  =1 м
  
• 
  
  
• 
  =4,08 В
  
• 
  =0,91 В
  
• 
  
  
• 
  
  
• 
  I = 0,41
  

Вычисления:

Ом

16,847 ℃

16,66

= Ом

4,06 ℃




Окончательные результаты:

I=0,41 ± 0.01 A

= ± 0.190 Ом

t=16,847 ± 4,060 ℃


Графический материал


Вывод
В ходе лабораторной работы была вычислена температура металлической проволоки при протекании через нее электрического тока, измерено удлинение проволоки при нагревании и определён коэффициент линейного термического расширения. При сравнении получившихся значений с табличными получилась погрешность всего в 2%, что означает точность измерений в лабораторных условиях.