Методические указания по выполнению лабораторных работ по физике для студентов специальности 080110. 52 «Экономика и бухгалтерский учет» (стр. 3 из 4)
Порядок выполнения работы.
1.Определить цену деления шкалы амперметра.
2.Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1, установив в цепи резистор с известным сопротивлением.
3. Замкнуть ключ и снять показание амперметра.
4. Ключ разомкнуть, заменить резистор на другой, цепь замкнуть и вновь снять показания амперметра.
5. Опыт (п. 4) повторить с третьим резистором.
6. Результаты измерений подставить в уравнение Е=I(R+r) и, решив систему уравнений:
Е=I1(R1+r)
Е=I2(R2+r)
вычислить r и ε
7. Определить средние значения найденных величин rср, Еср.
8. Определить относительную погрешность методом среднего арифметического.
9. Результаты измерений, вычислений записать в таблицу
| Номер опыта | Сопротивление резистора R, Ом | Сила тока I, А | Внутреннее сопротивление r, Ом | ЭДС Е , В | Среднее значение сопротивления r ср , Ом | Среднее значение ЭДС ε ср , В | Относительная погрешность ∆ r ср δ1 = --------- 100% rср | Относительная погрешность ∆ ε ср δ2 = --------- 100% εср |
Вариант II
Оборудование. 1. Источник электрической энергии. 2. Реостат на 6-10 Ом. 3. Амперметр. 4. Вольтметр. 5. Ключ. 6. Соединительные провода.
Порядок выполнения работы.
1. Определить цену деления шкалы измерительных приборов.
2.Составить электричеcкую цепь по схеме, изображенной на рис.
3. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ пользуясь реостатом, установить силу тока, соответствующую нескольким делениям шкалы амперметра. Снять показания вольтметра и амперметра.4. Опыт повторить 2-3 раза, изменяя сопротивление цепи при помощи реостата.
5. Результаты измерений подставить в уравнение ε = U + Ir и, решая системы уравнений определить r, а затем Е.
6.Вычислить средние значения найденных величин Гер, Ф ер.
7.Определить относительную погрешность методом среднего арифметического.
8. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу
| Номер опыта | Сила тока в цепи I, А | Напряжение на внешней части цепи U , В | Внутреннее сопротивление r, Ом | ЭДС Е , В | Среднее значение сопротивления r ср , Ом | Среднее значение ЭДС ε ср , В | Относительная погрешность ∆ r ср δ1 = --------- 100% rср | Относительная погрешность ∆Е ср δ2 = --------- 100% Е ср |
Методические рекомендации.
1. При работе с аккумуляторами необходимо учитывать, что их внутреннее сопротивление очень мало. Поэтому лучше брать, батарею таких источников тока.
2. Работу удобно выполнять, используя в качестве источника тока батарейку карманного фонаря.
Контрольные вопросы.
1.Какова физическая суть электрического сопротивления?
2.Какова роль источника тока в электрической цепи?
3.Каков физический смысл ЭДС? Дать определение вольту.
4.Соединить на короткое время вольтметр с источником электрической энергии, соблюдая полярность. Сравнить его наказание с вычисленным по результатам опыта ε.
5.От чего зависит напряжение на зажимах источника тока?
6.Пользуясь результатами произведенных измерений, определить напряжение на внешней цепи (если работа выполнена I методом), сопротивление внешней цепи (если работа выполнена II методом).
Лабораторная работа №6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОММЕТРА И МИКРОМЕТРА
Теория. Одной из важных характеристик проводника является удельное электрическое сопротивление ρ - физическая величина, равная отношению произведения сопротивления проводника на его площадь поперечного сечения к длине проводника. Для однородного цилиндрического проводника с сопротивлением R, длиною l, площадью поперечного сечения S
ρ = RS/ l; в СИ выражается в Ом· м.
Удельное сопротивление зависит от концентрации в проводнике свободных электронов и от расстояния между ионами кристаллической решетки, иначе говоря, от материала проводника.
В качестве исходного материала для эксперимента можно использовать обмотку реостата.
Вариант I.
Оборудование. 1. Реостат. 2. Омметр. 3. Штангенциркуль. 4. Микрометр.
Порядок выполнения работы.
1. Омметром измерить сопротивление всей обмотки реостата.
2. Штангенциркулем измерить диаметр D керамического цилиндра реостата, подсчитать число витков n на нем и определить длину проволоки по формуле
l = πDn.
3. Микрометром измерить диаметр проволоки d и определить площадь поперечного сечения ее S= πd2/4.
4. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.
| Номер опыты | Сопротивление всей обмотки реостата R, Ом | Диаметр витка D , м | Число витков в обмотке реостата n | Длина провода l, м | Диаметр провода d, м | Площадь поперечного сечения провода реостата S, м2 | Удельное сопротивление ρ, Ом м | Табличное значение удельного сопротивления ρтаб , Ом м | | ρтаб- ρ| δ = ------------ 100% ρтаб |
5. Учитывая, что провод реостата изготовлен из нихрома, сравнить результат опыта с табличным значением удельного сопротивления нихрома и определить относительную погрешность.
Лабораторная работа №7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА МЕДИ
Теория. Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией; получившийся при этом раствор с положительными и отрицательными ионами называется электролитом.
Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. У электродов происходят окислительно-восстановительные реакции, при этом на электродах выделяются вещества - продукты реакции.
Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит: m=kQ, или m=kIt, где k - электрохимический эквивалент - количество вещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Для каждого вещества значение k есть постоянная величина.Измерив силу тока в цепи, составленной по схеме, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества, можно определить электрохимический эквивалент из первого закона Фарадея: k=m/(It).
Оборудование. 1. Весы с разновесом. 2. Амперметр. 3. Часы.
Вентилятор настольный или электроплитка. 5. Источник электрической энергии (выпрямитель ВС-4-12 или батарея аккумуляторов). 6. Реостат. 7. Ключ. 8. Медные пластины (2 шт.). 9. Соединительные провода. 10. Электролитическая ванна с раствором медного купороса. 11. Наждачная бумага.
Порядок выполнения работы.
1. Тщательно очистить поверхность медной пластины наждачной бумагой и взвесить эту пластину с максимально возможной точностью.
2. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке. Взвешенную пластинку соединить с отрицательным полюсом источника электрической энергии.
3. После проверки цепи преподавателем заметить время по часам с секундной стрелкой, замкнуть ключ. Быстро установить реостатом силу тока 1-1,5 А. Пользуясь реостатом, поддерживать силу тока неизменной на протяжении всего опыта.
4. Через 8-10 мин цепь разомкнуть. Пластину, служившую в опыте катодом, вынуть, осторожно ополоснуть водой, высушить перед вентилятором или электроплиткой, тщательно взвесить и определить массу выделившейся меди.
5. По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди.
6. Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента меди с табличным и определить относительную погрешность измерения.
7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу
| Масса катода до опыты m1, кг | Масса катода после опты m2, кг | Масса меди, отложившейся на катоде, m, кг | Сила тока I , А | Время пропускания тока t , с | Электрохимический эквивалент k, кг / Кл | Табличное значение электрохимического эквивалента kтаб , кг / Кл | Относительная погрешность | k – k таб | δ = ------------ 100% k таб |
Методические рекомендации.
1. Медные пластины со временем покрываются налетом оксида меди, который относится к ядовитым веществам, поэтому в процессе выполнения работы необходимо соблюдать предосторожность: бумагу, на которой очищается пластинка, следует аккуратно свернуть, нельзя сдувать со столов порошок, образовавшийся при очистке пластин.
2. Пальцами касаться очищенных пластин нельзя.
3. После эксперимента электроды, вынутые из раствора, необходимо тщательно промыть (3-5 мин) в проточной воде.
4.Необходимо помнить, что большой ток в цепи не даст хороших результатов: налет меди на пластине может отслаиваться и выпадать в осадок.