7.18. Wolframszál hőmérsékleti együtthatójának mérése

A kísérlet célja 

Wolframszál hőmérsékleti együtthatójának mérése, a Wheatstone-hidas kapcsolás megismerése.

Szükséges anyagok, eszközök

• tápegység (váltakozó feszültségű, 6 V-os)
• wolfram-szál fűtőszállal és hőmérővel ellátott petróleumfürdőben
• 1 m hosszúságú kanthal-huzal skálázott foglalatban
• Morse-kapcsoló
• középállású μA mérő
• ellenállás-doboz
• vezetékek
• 1,5 V-os telep (góliát vagy akkumulátor)

Leírás

Állítsuk össze a kapcsolási rajzon és fényképen látható kísérleti összeállítást.

A vizsgálandó wolframszál - két csillámlemez között védve - petróleum fürdőbe merül. A fürdő hőmérséklete 6 V váltófeszültségre kötött fűtőszállal növelhető. A minta ellenállását Wheatstone-híd kapcsolásban mérjük. R₀ ellenállás értékét állítsuk 32 Ω-ra. A hidat csak egyetlen (1,5V-os) elemmel működtessük, és a Morse kapcsolót csak röviden, az árammérő leolvasásának idejére kapcsoljuk be! (A mintán átfolyó áram ugyanis ellenőrizhetetlenül változtatja a hőmérsékletet.) A Wheatstone-hidas mérés lényege, hogy a G árammérőn akkor nem fog áram folyni, ha R₀ és R(T) ellenállások aránya megegyezik az l₂ és l₁ hosszúságok arányával. A mérés során a Morse kapcsolóval zárjuk az áramkört (minél rövidebb ideig), majd a kanthal-huzalon mozgatjuk a szigetelő nyélen lévő, zászlószerű érintkezőt (lásd ábra) addig, míg a G árammérő nullát nem mutat. Ekkor az l₂ és l₁ hosszúság aránya leolvasható és (R₀ ismeretében) R(T) számolható. A kanthal-huzal közepén érdemes kezdeni a letapogatást.

A petróleumfürdőbe tett minta ellenállását először szobahőmérsékleten mérjük meg, majd a fűtést bekapcsolva 5 °C-os lépésekben növeljük a fürdő hőmérsékletét. A fűtés kikapcsolása után a fürdőt kevergetve kb. 1 perc múlva érdemes a hőmérsékletet leolvasni.

Feladat

• Határozzuk meg a wolframszál ellenállását 5 különböző hőmérsékleten. Eredményeinket foglaljuk táblázatba, és készítsünk grafikont! Állapítsuk meg a wolframszál ellenállásának hőmérsékleti együtthatóját!