Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Staszica w Pile Instytut Politechniczny Pracownia Matematyki, Fizyki i Chemii Laboratorium z fizyki |
|||
Ćwiczenie nr 7
Temat: Wyznaczanie temperaturowego współczynnika oporu dla platyny za pomocą mostka Wheatstone'a.
|
|||
Rok akademicki: 2009/2010 |
Wykonawcy: J. Goldstein J. Stachowiak |
Data wykonania ćwiczenia: 2.03.2010r |
Data oddania sprawozdania: 16.03.2010 |
Kierunek: MiBM |
|
|
|
Specjalność: - |
|
|
|
Studia stacjonarne |
|
|
|
Nr grupy |
|
Ocena: |
|
UWAGI: |
|||
1. Wstęp
Ćwiczenie polegało na wyznaczeniu temperaturowego współczynnika oporu platyny za pomocą mostka Wheatstone'a.
Jako danych użyliśmy pomiarów wykonanych w laboratorium fizycznym (Zał. 1).
2. Wzory
Dla metali opór elektryczny rośnie wraz ze wzrostem temperatury zgodnie z zależnością:
R=R0(1+αΔT)
Gdzie α oznacza temperaturowy współczynnik oporu, ΔT zmianę temperaury,
R0 opór w temperaturze zero stopni.
Ponieważ nie znamy R0, to temperaturowy współczynnik oporu możemy wyznaczyć mierząc kolejne zmiany oporu i wyznaczając ich stosunek zgodnie ze wzorem:
R1=R0(1+αT1) oraz R2=R0(1+αT2),
to stosunek R1/ R2 jest równy:
R1/ R2=(1+αT1)/( 1+αT2),
co po przekształceniu daje:
α=(R1-R2)/(R2T1-R1T2).
3. Metoda pomiaru
Doświadczenie wykonujemy przy użyciu:
- mostka Wheatstone'a,
- termometru elektronicznego,
- płyty grzejnej,
- autotransformatora,
- czujnika platynowego,
- naczynia z wodą.
W doświadczeniu korzystamy z laboratoryjnego mostka Wheatstone'a.
Łączymy czujnik z odpowiednim wejściem na mostku i umieszczamy go w naczyniu z wodą. Temperaturę płyty grzejnej regulujemy za pomocą autotransformatora.
Mierzymy temperaturę oraz opór początkowy. Kolejne pomiary wykonujemy co 5 stopni
aż do momentu wrzenia wody.
4. Wyniki
Po dokonaniu pomiarów otrzymaliśmy, że współczynnik korelacji między mierzoną temperaturą a opornością wynosi:
0,99
Jako, że jest on bliski jedności można potraktować tą zależność jako funkcję liniową.
Według wzoru:
α=(R1-R2)/(R2T1-R1T2)
Policzyliśmy współczynnik temperaturowy dla 16 przypadków otrzymując średni wynik na poziomie:
0,011[1/°C],
z odchyleniem wyników wynoszącym:
0,0022687
5. Wnioski
Mostek Wheatstone'a pozwala na wykonanie aproksymacji liniowej bazując na podanych danych. Poprawność przeprowadzonych obliczeń potwierdza tablicowy współczynnik temperaturowy oporu platyny: 0.0038 1/°C („Tablice Fizyczno - Astronomiczne”, Adamantan 1995 ). Odchylenie wyznaczonej wartości od wartości tablicowej wynosi 0,45%.
6. Błędy pomiarowe
4