DSCF6652

260

3. Pomiary

Układ pomiarowy przedstawiony jest na rys. 99. Opór żarówki w temperaturze T wyznaczyć można korzystając z prawa Ohma: R = U/I. Ostatecznie otrzymujemy następującą zależność pomiędzy prądem płynącym przez włókno i napięciem zasilającym:

U ³¹⁵

(26)

(d i / oznaczają odpowiednio średnicę i długość włókna)

do autotransformatora

Rys. 99. Układ do badania temperaturowej zależności oporności włókna

tzn. zależność potęgową:
I = KU^3'^5	(26a)
gdzie:
	(26b)

Po zlogarytmowaniu obu stron wzoru 26a otrzymamy związek liniowy:

y = a + bx

(27)

gdzie:

a = lgK,

y = igf.

x = lg U

Pomiary polegają na doświadczalnym zbadaniu zależności 26, tzn. na zmierzeniu natężenia prądu płynącego przez włókno żarówki przy różnych napięciach zasilających, zmienianych za pomocą autotransformatora.

Ponadto należy zmierzyć średnicę włókna wyjętego z żarówki, tego samego typu jakiej użyto w pomiarach (używając śruby mikrometrycznęj lub mikroskopu), a także zmierzyć opór R₀ badanego włókna w temperaturze pokojowej. Do tego celu używamy omomierza, ponieważ prąd płynący przez badane włókno nie powoduje wówczas zauważalnej zmiany jego lemperatury. Bezpośredni pomiar długości włókna, której znajomość również jest niezbędna, wymaga zniszczenia żarówki i wyprostowania włókna, co najczęściej powoduje jego pęknięcie. Dokonanie „nieniszczącego” pomiaru pośredniego polega na określeniu długości włókna ze związku pomiędzy długością włókna, powierzchnią przekroju poprzecznego, oporem właściwym materiału (odczytanym z tablic) i oporem włókna:

Rs nRd² P    4 p

4. Opracowanie

Wartość rzędnej a = IgK można znaleźć metodą najmniejszych kwadratów lub graficznie. Użycie papieru „logarytmicznego” umożliwia bezpośrednie odczytanie IgK z wykresu. Znając K można, w oparciu o 26b, znaleźć wartość stałej Stefana-Boltzmanna:

Wynik należy porównać z wartością przewidywaną przez wzór 22.

Pytania

1.    Obniżenie napięcia w sieci o ok. 10% powoduje bardzo wyraźny spadek jasności żarówek. Dlaczego?

2.    W opisie zaniedbano straty cieplne związane z przewodzeniem ciepła przez przewody zasilające włókno, zamocowania oraz resztki gazu w bańce żarówki. Ocenić wpływ tych strat (łącznie ok. 14%) na wynik pomiaru.