Лабораторна робота №1. Тема: Дослідження залежності електричного опору провідника від температури

 Мета роботи:

Дослідити, як змінюється електричний опір провідника при нагріванні; навчитися користуватися лабораторним обладнанням для вимірювання сили струму, напруги й температури; розвивати експериментальні, дослідницькі та аналітичні навички учнів.

Обладнання:

• джерело струму (4–6 В);
• провідник (спіраль з ніхрому або мідного дроту);
• амперметр;
• вольтметр;
• термометр (або термопара);
• ключ;
• штатив;
• посудина з водою для нагрівання;
• спиртівка або електрична плитка;
• лабораторні дроти.

Правила техніки безпеки:

1.    Перевір, щоб усі з’єднання були надійними перед увімкненням кола.

2.    Не торкайся оголених частин провідників під напругою.

3.    Не нагрій провідник до червоного — це може пошкодити обладнання.

4.    Під час роботи зі спиртівкою дотримуйся пожежної безпеки: не нахиляйся над полум’ям, волосся тримай зібраним.

5.    Після завершення досліду вимкни коло, загаси полум’я і дай провіднику охолонути.

Теоретичні відомості:

Опір металів залежить від температури. При підвищенні температури атоми кристалічної решітки починають коливатися з більшою амплітудою, і електрони, що рухаються в металі, частіше з ними зіштовхуються. У результаті — опір металевого провідника збільшується з ростом температури.

Залежність описується формулою:

R_t=R₀(1+αΔt)

Де Rt ​ — опір провідника при температурі t, R₀— опір при 0 °C, α — температурний коефіцієнт опору, Δt=t−t₀— зміна температури.

Виконання роботи:

1.                  Збери електричне коло за схемою: джерело струму → амперметр →
провідник у водяній бані → ключ → джерело струму. Паралельно провіднику під’єднай вольтметр.

2.                  Увімкни електричне коло. Виміряй силу струму I₁ і напругу U₁ при кімнатній температурі t₁.

3.                  Обчисли опір провідника R₁ за формулою:

R₁=U₁/I_1.

Запишіть результати розрахунку у таблицю.

№	Температура, °C	Сила струму I, А	Напруга U, В	Опір R, Ом
1	20
2	40
3	60
4	80

4.                  Нагрій воду до приблизно 40 °C. Виміряй температуру провідника t₂, силу струму I₂ і напругу U₂.

Обчисли опір провідника R₂ при температурі t₂. Запишіть результати розрахунку у таблицю.

5.                  Повтори вимірювання опору провідника при температурах 60 °C і 80 °C.

6.                  Запиши результати розрахунку в таблицю:

6.                  Побудуй графік залежності R=f(t). Зроби висновок: як змінюється опір провідника зі зміною температури?

 

Додаткове експериментальне завдання:

Спробуй повторити дослід із провідником з іншого матеріалу (наприклад, мідь і ніхром).

Порівняй, як змінюється опір у різних металах при нагріванні. Зроби висновок, у якого матеріалу температурний коефіцієнт опору більший.

 

Рефлексія діяльності учнів:

• Що я сьогодні дізнався нового?
• Що мене здивувало у спостереженнях?
• Що вдалося найкраще?
• Як би я вдосконалив цей експеримент?
• У яких реальних ситуаціях знання про залежність опору від температури можуть бути корисними?

 

Запитання для допитливих до ChatGPT:

1.    Чому у високовольтних лініях електропередач дроти провисають улітку більше, ніж узимку?

2.    Як можна створити матеріал, у якого опір зменшується при нагріванні?

3.    Які пристрої використовують властивість зміни опору з температурою (наприклад, терморезистори)?

4.    Як поводитиметься опір напівпровідників при нагріванні?

5.    Чи можна створити провідник, опір якого не залежить від температури?