Экспериментальная установка

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе № 10

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: «Определение коэффициента термического разширения

(линейного) твердого тела»

Выполнили: студент гр.ГНГ-13 ______________

^{(подпись) (Ф.И.О.)} Ветлужских Кирилл Юрьевич

Проверил: профессор ____________ /Иванов А.С./

^{(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.

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, L_o - начальная длина тела, L_o = 1 м.

Для определения коэффициента необходимо знать начальную длину проволоки L_o, 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.

Экспериментальная установка

1-трубка(изолирующая) 2-проволока(алюминий) 4-груз 5-митрический индикатор 7-нагрузочное сопротивление 8-блок питания 9-вольтметр 10-вольтметр 11-пульт сопротивления 12-переключатель.

Основные расчетные формулы

Для определения эталонного сопротивления используем формулу:

где I-сила тока в цепи, U-напряжение на проволоке, R-искомое эталонное сопротивление.

(1, 2) В; 30 Ом.

Далее определяем сопротивление проволоки для каждого значения силы тока и напряжения.

(10 опытов прямых и 10 опытов обратных)

Далее по формуле ,°С определяем температуру проволоки

косвенным способом, используя рассчитанное сопротивление каждого опыта.

Где t-температура, L-темп. коэф. сопр.

После этого с учетом погрешностей находим коэффициент термического расширения

по формуле

Где Lо - Начальная длина проволоки, σ t-изменение температуры проволоки, ∆ L-изменение длины проволоки, B-искомый коэффициент термического расширения.

материал проволоки: алюминий