НОФ 2017, IV кръг, експериментална задача 2 — Задача 1

Електрична проводимост на течности

Условие

Разполагате с: генератор на променливо напрежение, 2 мултицета, съединителни проводници, кламери с неизвестен радиус $r$, вана, линийка, 3 бутилки, всяка с по 1.5 литра чешмяна вода, везна, сол (NaCl), тиксо, ножица, алуминиево фолио (внимавайте да не се порежете на ръбовете му!), фуния, милиметрова хартия.

Всички измерени данни записвайте в предоставените ви листа с таблици. Крайните резултати с техните мерни единици записвайте в таблицата за отговори. Капацитетите и индуктивностите в използваните по-долу вериги са пренебрежими.

а) Разстоянието между два еднакви безкрайни успоредни цилиндрични проводника, всеки с радиус $r$, е $L$. Ако те пробождат перпендикулярно безкраен слой от слабопроводяща среда със специфична електрична проводимост $\sigma$ и дебелина $h$, електричното съпротивление $R$ между тях се дава с формулата (валидна за $L \gg r$)

където $C$ е неизвестна константа.

Излейте трите бутилки чешмяна вода във ваната. Сглобете нужната електрическа верига за измерване на съпротивлението на водния слой между два вертикални кламера, потопени в нея. Мултицетите включете по начин, който е подходящ за измерване на малки съпротивления. Използвайте променливо напрежение с ефективна стойност $U = 4\ \mathrm{V}$ и честота $\nu = 2\ \mathrm{kHz}$. Измерете съпротивлението $R$ между кламерите при разстояние между тях $L \in [1\ \mathrm{cm}, 5\ \mathrm{cm}]$ със стъпка 0.5 cm. Разположете кламерите във ваната така, че да са максимално далеч от стените на ваната. Табулирайте получените резултати. [4 т.]

б) Определете специфичната електрична проводимост $\sigma$ на водата от бутилките. За целта облепете 2 срещуположни стени (по-малките) на ваната с фолио. Изчислете съпротивлението $R$ на чешмяната вода между двата листа фолио и специфичната ѝ електрична проводимост $\sigma$. Запишете в таблицата за отговори и стойностите на допълнително измерените от вас геометрични величини. [2 т.]

в) Използвайки стойността на получената специфична електрична проводимост $\sigma$ за чешмяната вода от зад 1б и ур-ие (1), начертайте данните от зад 1а на подходяща графика и от нея изчислете радиуса $r$ на кламерите и стойността неизвестната константа $C$. [3 т.]

Решение

Таблица за отговори

Таблица за отговори:

Зад 1б Стойност на съпротивлението $R$ на водата между двата листа фолио	$R =$
Зад 1б Стойност на специфичната електрична проводимост $\sigma$ на водата	$\sigma =$
Зад 1б Стойности на допълнително измерените величини
Зад 1в Радиус на кламера $r$	$r =$
Зад 1в Стойност на константата $C$ във формула (1)	$C =$
Зад 2а Стойност на коефициента $\alpha$ във формула (2)	$\alpha =$
Зад 2б Стойност на числото $n$ във формула (3)	$n =$

Бележка

При съмнения за изгорял предпазител в мултицетите и/или проблеми от техническо естество звънете на 0886 154904 (М. Абрашев)

---

Оригинал в Архива: exp2_zad.docx