Лабораторна робота № 9

ТЕМА: Вимірювання опорів.

МЕТА ЗАНЯТТЯ: Навчитись вимірювати опори за допомогою амперметра та вольтметра.

Студенти повинні знати:

- закони Ома;

- опір провідника;

- питомий опір провідника;

- способи вимірювання опорів;

- зміну опору матеріалу в залежності від зміни температури.

Студенти повинні уміти:

- збирати електричне коло згідно схеми;

- користуватись вимірювальними приладами;

- за показами вимірювальних приладів визначати невірний опір споживача;

- аналізувати роботу електричного кола.

Прилади та обладнання

1. Лампи розжарення – 3 шт.

2. Амперметр до 2 А – 1 шт.

3. Вольтметр до 250 В – 1 шт.

4. Монтажні проводи.

5. Джерело струму.

Література

1. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник /Будіщев М.С. – Львів: Афіша, 2001. С. 36-41/.

2. Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Энергия, 1977. С. 36-43.

Теоретичний блок

Електрони, що переміщаються по замкненому електричному колу, повинні перемагати певний опір своєму переміщенню з боку матеріалу провідника. Це пояснюється тим, що вільні електрони під час руху по колу зіштовхуються з електронами, котрі обертаються навколо свого ядра, а всяке, зіткнення є перешкодою руху. Перешкоду, яку створює провідник електричному струму за рахунок будови матеріалу провідника, називають опором даного провідника.

У середині ХІХ століття німецький фізик Ом обґрунтував теоретично і підтвердив експериментально закон, який встановлює зв’язок між силою струму, напругою і опором. Це закон є одним із основних законів електротехніки і називається законом Ома. За законом Ома сила струму в будь-якій дільниці замкненого електричного кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї дільниці і обернено пропорційна її опору.

І = U/R, де: І - сила струму, вимірюється в амперах; U - напруга на кінцях цієї дільниці, - вимірюється в вольтах; R - опір-цієї дільниці, вимірюється в Омах.

За один Ом приймають опір такого провідника, на кінцях якого необхідно мати напругу в один вольт, для того щоб струм, який протікає через провідник дорівнював 1 амперу.

Опір провідника можна обчислити за формулою: R = ρ l/S, де: ρ - питомий опір матеріалу провідника, тобто опір одного метра провідника з даного матеріалу перерізом в 1 мм² при температурі 20˚С; l - довжина провідника в метрах; S- площа поперечного перерізу провідника в мм².

Питомий опір провідника визначається ρ = RS/l.

В розрахунках поперечний переріз провідника зручніше вимірювати в мм, тому частіше користуються одиницею вимірювання ρ = Ом×мм²/м.

Значення питомого опору беруть з таблиць, його вказано для температури 20˚С. З підвищенням температури опір металевих провідників збільшується, оскільки швидкість руху атомів при цьому зростає і частота зіткнень електронів також. збільшується, а значить збільшується опір електричному струму.

Опір нагрітого провідника можна обчислити за формулою: R_t = R + ∆R,

Де: R_t - опір провідника нагрітого до температури t°С;

∆R - приріст опору від нагрівання на 1°. Приріст опору пропорційний температурі нагрівання і опору провідника: ∆R = α R (t - 20˚),

де: α - температурний коефіцієнт опору, який береться із таблиць;

R - опір провідника при температурі 20°С; t- температура до якої нагріто провідник. З цієї формули: R_t = R + Rα (t - 20˚), або R_t = R [1 + α (t - 20˚)].

В електротехніці часто доводиться користуватись величиною, оберненою опору, яка називається провід­ністю і позначається g.

g = 1/R (1/Ом) (см).

Розмірність 1/Ом називається СИМЕНС /см/. Провідність показує, як добре дана дільниця електричного кола проводить електричний струм.

Величина, яка обернена питомому опору нази­вається питомою провідністю і позначається Ơ.