Зміна опору котушки у залежності від її температури



Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії
Сенсор температури
З’єднувальні провідники
Додаткове обладнання
Прилади чи обладнання для охолодження та нагрівання котушки, наприклад балон із стисненим повітрям чи морозильна камера, ванна з піском і газова чи електроплита.

Мультиметри
(2шт.)
Котушка
(дротяна рамка)

Переконуємося, що:

1
- Опір металічних провідників, поміж іншого, залежить від температури - чим вищою є температура металу, тим вищим є його опір.
2
- Температурна залежність опору для більшості металів близька до лінійної для широкого діапазону температур і описується формулою: RT=R0(1+αΔT), де RT - опір за температури T, R0 - опір за початкової температури T0, α - температурний коефіцієнт електричного опору металу та ΔT - зміна температури, що дорівнює T-T0.
3
- Температурний коефіцієнт електричного опору для різних металів і їхніх сплавів є сталою величиною.

Хід досліду:

1
1.  Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.
2
2. Охолоджуємо котушку у морозильній камері чи за допомогою балона із стиснутим повітрям.
3
3. Після того, як котушка набула температури близько 0℃ чи нижче, швидко приєднаємо до неї мультиметр у режимі омметра. До другого мультиметра приєднаємо сенсор температури, який щільно притиснемо до котушки для визначення приблизної середньої температури провідника. Таким чином ми отримаємо опір мідного провідника за визначеної низької температури.
4
4. Залишимо котушку за кімнатної температури. Коли температура провідника стане рівною кімнатній температурі - знову визначаємо опір провідника. Звертаємо увагу, що на цей раз опір буде вищим, ніж за низької температури.
5
5. Помістимо котушку у ванну з піском, яку, у свою чергу, поставимо на плиту (газову чи електричну) і будемо поступово нагрівати. Поряд із котушкою у пісок помістимо сенсор. Звертаємо увагу, щоб температура піску біля котушки не досягала 100℃ чи вище, оскільки у цьому випадку пластик рамки може розплавитись! Будемо спостерігати як поступово із підвищенням температури провідника, його опір також буде збільшуватись.
6
6. На основі отриманих даних будуємо графік залежності опору мідного провідника від його температури:
1
Звертаємо увагу, що отримані експериментальні дані розташувались майже на прямій лінії, що підтверджує лінійну залежність опору мідного провідника від його температури за перевіреного діапазону температур.
З отриманих даних визначаємо температурний коефіцієнт опору міді з формули:
Для більш точного розрахунку беремо крайні отримані виміри, наприклад 0 та 100℃. Отриманий результат порівнюємо із довідниковим значенням температурного коефіцієнту електричного опору міді, який дорівнює 0,0043 К-1. У нашому досліді розрахований коефіцієнт α міді дорівнює 0,0047 К-1, що є достатньо точним результатом з урахуванням похибки експериментальних вимірів.

Висновок:

1
Таким чином, під час виконання досліду ми переконались, що опір мідного провідника за низької температури є малим, а під час підвищення температури провідника до кімнатної температури та температури у близько 100℃ він стає помітно більшим. Графік зростання опору мідного провідника від температури має виражений лінійний вигляд, а розрахований температурний коефіцієнт електричного опору є рівним довідковому коефіцієнту для міді з поправкою на похибку експериментальних вимірів.