Logo
Logo

Лампочка — гори!

Оборудование: комплект для измерений с лампочкой, тремя контактами и выведенными наружу переменным резистором и колодкой для батарейки (схема соединения изображена на рис.); батарейка; мультиметр (в режиме вольтметра и омметра) с щупами; три листа миллиметровой бумаги для построения графиков.

Задание. Внутри лампы накаливания находится нить, сделанная из вольфрама — тугоплавкого металла, удельное сопротивление $\rho$ которого сильно зависит от его температуры $T$ (см. таблицу). Для проведения необходимых измерений используйте выданный Вам комплект, состоящий из последовательно соединённых между собой элементов: лампы накаливания, постоянного резистора, переменного резистора и батарейки. При расчётах считайте, что комнатная температура равна 300 К, а тепловым расширением вольфрама можно пренебречь.

  • Комплект для измерений не разбирать!
  • Горящую лампу руками не трогать!
  • Во избежание разряда батарейки не держите цепь замкнутой, когда не производите измерений!
  • Режимом амперметра пользоваться запрещено!
  • Перед измерениями в режиме омметра необходимо отсоединить от цепи батарейку!
  • В данной задаче расчёт погрешностей не требуется.

Температура $T,\ К$3005007009001100130015001700190021002300250027002900

Удельное сопротивление 

$\rho,\ 10^{-8}\ Ом\cdot м$

5,6510,4815,7521,3527,2333,2939,5045,8852,4059,0565,8272,7179,7186,81

1 Основываясь на приведённой таблице, постройте график зависимости $\rho/\rho_0 $ от температуры нити $T$, где $\rho$ — удельное сопротивление вольфрама при температуре $T$, $\rho_0$ — его удельное сопротивление при комнатной температуре $T_0$.

2 Определите сопротивление «холодной» лампы (сопротивление при комнатной температуре).

3 Экспериментально определите зависимость мощности $P$, выделяемой на лампе, от температуры вольфрамовой нити $T$, сняв не менее 15 точек. Постройте график полученной зависимости.

4 Основываясь на построенном в пункте 3 графике, сделайте обоснованный вывод о справедливости или несправедливости закона Ньютона-Рихмана $P \sim (T-T_0)$. В случае, если он справедлив только для некоторого диапазона температур, укажите этот диапазон.

5 Предполагая, что при больших температурах характер зависимости $P(T)$ имеет вид $P \sim T^n$, определите $n$. Считайте, что $n$ может принимать одно из целочисленных значений: 1, 2, 4 или 6.