Logo
Logo

Сопротивление фольги

A1  ?? Снимите зависимость толщины стопки из нескольких слоёв фольги $L$ от количества слоёв $N$ (не менее 10 измерений). Толщина стопки измеряется с помощью микрометра.

Для стопки из $N$ слоёв фольги выполняется формула:
\[L= d \cdot N \tag{1}\]$L$ – толщина стопки, $d$ – толщина одного слоя фольги, $N$ – число слоёв.

График зависимости $L(N)$ должен отражать линейную зависимость, угловой коэффициент этой зависимости равен $d$.

Проведём измерения:

Ответ:
$L,~мкм$305083122141155195230270290
$N$24812141620242830
A2  ?? Постройте график зависимости толщины стопки $L$ от количества слоёв $N$.

Ответ:
A3  ?? Используя график, определите толщину одного слоя фольги.

Из графика получим:

Ответ: \[d=9.2~мкм\]
B1  ?? Используя мультиметр, включенный в режиме измерения сопротивления, снимите зависимость сопротивления участка полосы фольги $R$ от его длины $l$ (рис. 1) (не менее 10 измерений). Для этого один из щупов мультиметра подключается к одному из концов полосы фольги. Второй щуп подключается к разным точкам на полосе (длина участка полосы, соединяющего щупы, равна $l$). Щупы к полосе прижимайте боковой поверхностью (не остриём), прижимайте по возможности плотно, но не повредите фольгу.

Для полосы фольги выполняется формула:
\[R=\frac{\rho}{S}l=\alpha l ,\tag{2}\]где $R$ – сопротивление, $\rho$ – удельное сопротивление, $S$ – площадь сечения полосы фольги, $l $– длина полосы.

Из формулы видно, что $R$ линейно зависит от $l$, отношение ${\rho}/{S}$ играет роль углового коэффициента $\alpha$, который по аналогии с первой частью можно найти из графика.

В нашем случае ширина $b = 10 \pm 1~ мм$.

Один из щупов мультиметра, работающего в режиме измерения сопротивления, подключается к одному из концов полосы. Второй щуп поочерёдно подключается в разных точках полосы.

Получаем следующие измерения:

Ответ:
$R,~Ом$1.01.21.41.51.71.92.12.32.52.72.8
$l,~м$00.511.522.533.544.55
B2  ?? Постройте график зависимости сопротивления участка полосы $R$ от его длины $l$.

Построим график зависимости $R(l)$:

Ответ:
B3  ?? Используя график зависимости $R(l)$ и измеренное в первой части значение толщины фольги, определите удельное сопротивление металла фольги

Из графика получим:\[\alpha=0.37~{Ом}/{м}.\]Проведём вычисления. Из формулы $(2)$:
\[\rho=\alpha\cdot S=\alpha\cdot d\cdot b =0.37~{Ом}/{м} \cdot 0.0092~мм\cdot 10~мм=0.034~{Ом\cdot мм^2}/{м}\tag{3}\]

Ответ: \[\rho = 0.034 ~{Ом\cdot мм^2}/{м}\]
C1  ?? Снимите зависимость напряжения на вольтметре $U$ и силы тока $I$, протекающего через амперметр, от длины $x$ (не менее 10 измерений).

Для схемы, изображённой на рисунке 2, выполняется формула:
\[r=\frac{\rho}{S}x=\beta x \tag{4}\]$U$ – напряжение на щупах вольтметра, $I$ – сила тока (протекающего через амперметр и полосу), $x$ – координата положения щупа на полосе (отсчитанная от точки подключения другого щупа). Из формулы $(4)$ видно, что $r$ линейно зависит от $x$, отношение ${\rho}/{S}$ играет роль углового коэффициента $\beta$, который можно найти из графика.

Получаем следующие результаты измерений:

Ответ:
$x,~м$00.511.522.533.544.55
$U,~мВ$071138238310390439520600647720
$I,~А$0.380.380.370.380.370.370.370.370.370.370.36
$R,~Ом$0.000.190.370.630.841.051.191.411.621.752.00
C2  ?? Постройте график зависимости величины $r$ от длины $x$.

Построим график зависимости $r(x)$:

Ответ:
C3  ?? Используя график зависимости $r(x)$ и измеренное в первой части значение толщины фольги, определите удельное сопротивление металла.

Из графика получим:\[\beta=0.40~{Ом}/{м}.\]Проведём вычисления:\[\rho=\alpha\cdot S=\alpha\cdot d\cdot b =0.40~{Ом}/{м} \cdot 0.0092~мм\cdot 10~мм=0.037~{Ом\cdot мм^2}/{м}\tag{5}\]

Ответ: \[\rho = 0.037 ~{Ом\cdot мм^2}/{м}\]

Обобщим результаты работы:

Часть A $d = 9.2~мкм$
Часть B$\rho = 0.034 ~{Ом\cdot мм^2}/{м}$
Часть C $\rho = 0.037~{Ом\cdot мм^2}/{м}$
Табличное
значение
для алюминия:

 

$\rho = 0.027 ~{Ом\cdot мм^2}/{м}$