ĆWICZENIE NR 30 OPÓR WŁÓKNA ŻARÓWKI W

ĆWICZENIE NR 30
OPÓR WŁÓKNA ŻARÓWKI W TEMPERATURACH ŚWIECENIA
Włókno żarówki jest wykonane z wolframu – metalu o wysokiej temperaturze topnienia
(3695K). Przepływ prądu elektrycznego rozgrzewa włókno zgodnie z prawem Joule'a-Lentza, a
wzrost temperatury zwiększa opór włókna, co spowodowane jest rozpraszaniem nośników prądu na
drgających jonach sieci krystalicznej. Celem tego ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika
temperaturowego wiążącego wzrost oporu z wzrostem temperatury włókna.
Oddzielnym problemem jest pomiar wysokiej temperatury świecącego włókna. W ćwiczeniu
odbywa to się przez porównanie jasności obrazu włókna z obrazem włókna wzorcowego w
pirometrze – przyrządzie optycznym do pomiaru temperatury świecących ciał. Należy pamiętać, że
odczytana temperatura tzw. temperatura czarna dotyczy modelowego źródła światła tzw. ciała
doskonale czarnego a zatem, obliczając temperaturę rzeczywistego ciała tzw. temperaturę
rzeczywistą musimy uwzględniać właściwości absorpcyjne tego ciała.
1.Zestaw przyrządów
1. Pirometr z zasilaczem.
2. Żarówka w obudowie z zasilaczem lub autotransformatorem i transformatorem
bezpieczeństwa, oraz kompletem mierników prądu i napięcia.
3. Ława optyczna i przymiar liniowy.
2.Przebieg pomiarów
1. Zestawić lub sprawdzić obwody elektryczne żarówki i pirometru.
2. Wyjustować układ optyczny pirometru; zasilić żarówkę połową mocy znamionowej,
uzyskać ostry obraz włókna żarówki w pirometrze z odległości około 80 cm, włączyć
żarzenie włókna wzorcowego pirometru i ustawić ostrość jego obrazu. Obrazy obu
włókien powinny nachodzić na siebie w jednej płaszczyźnie obrazowej.
3. Zmierzyć temperatury czarne włókna Tcz żarówki w całym zakresie w którym żarówka
świeci dla co najmniej 10 różnych mocy prądu zasilającego żarówkę. Pomiary należy
powtórzyć obniżając moc prądu o mniej więcej stałą wartość .
3. Opracowanie wyników pomiarów
1. Dla każdej temperatury czarnej Tcz obliczyć odpowiadającą temperaturę rzeczywistą Trz.
2. Dla każdej temperatury rzeczywistej Trz obliczyć opór włókna żarówki R.
3. Sprawdzić liniowość związku R(Trz) sporządzając odpowiedni wykres. Obliczyć
współczynnik temperaturowy oporu włókna żarówki α oraz jego niepewność. W
obliczeniach zastosować regresję liniową metodą najmniejszych kwadratów
4. Tabela pomiarów:
I pomiar
Wielkość
Jednostka
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U
I
Tcz
II pomiar
Wielkość
Jednostka
U
I
Tcz
5. Tabele wyników:
I wyniki
Wielkość
Jednostka
Trz
R
II wyniki
Wielkość
Jednostka
Trz
R
6. Wyniki końcowe:
Symbol
α1
α2
Jednostka
Wielkość
Niepewność
Wykonał
…........................................................................dnia …..................................