Подготовка лабораторной установки к работеиметодикаизмерений

1. Навольтметреустановитьпределизмерений«20В».

2. Подключитьлабораторнуюустановкукэлектросети220В.

3. Включить тумблер «Сеть», расположенный на задней панели установки.Приэтомнапередней панелизагораетсясветодиодиндикатора.

4. Установитьпереключательтемпературвположение«Т1».

5. Поворотом рукоятки установить в рабочее положение фильтр 1 (в пря-моугольномокненаверхнейповерхностипрозрачнойкрышкидолжнастоятьцифра1).Поворот следует производить толькопо часовой стрелкеплавно до щелч-ка,означающегофиксациюположенияфильтра.

6. Показаниявольтметравнестивтабл.2.

7. Последовательно осуществляя смену фильтров со 2 до 7, снять показа-ниявольтметра и внести втабл.2.

8. Повторитьпп.4–7длятемпературыТ₂,установивпереключательтемпера-тур вположение«Т2»,азатемдлятемпературыТ₃.Результатыизмеренийвнестивтаблицу2.

9. Выключитьтумблер«Сеть».

10. Отключитьустановкуотэлектросети 220 В.

Таблица2

№ фильтра(окна)	1	2	3	4	5	6	7
,10–6м	2,08	2,50	3,20	3,90	4,54	6,20	8,50
U,В приТ1=const
U,В приТ2=const
U,В приТ3=const

Обработкарезультатовизмерений Обработка результатов измерений с построением графиковвприложенииMicrosoft Exсel

ПрипостроенииграфиковU(,T₁),U(,T₂₎иU(,T₃₎длятрехфиксиро-

ванныхтемпературвприложенииMicrosoftExсelнеобходимоучестьдальнейшеевычислениеплощадейкриволинейныхтрапеций,каждаяизкоторыхограничена

спектральнойкривойU(,T_i),осьюдлинволнипрямыми₁и₇.Поэтомукаж-

даякриваяразбиваетсянадвечасти:впервойчастиаргументыизменяютсяот₁

до_m,авовторой–от_m

до₇

(где_m

–длинаволны,прикоторойнапряже-

ниеUпринимаетмаксимальноезначение).

1. ВдокументMicrosoftExсelввестиданныетабл.2.

2. ДляпостроенияпервойчастиграфикаU(,T₁)выделитьячейкиданных

от₁до_m,включаякрайниеточки,исоответствующиеимзначениянапряже-

ний. На вкладкеВставкав группеДиаграммыкликнуть диаграмму типаТочеч-наяивыбратьподтипТочечнаясмаркерами(безсоединительных линий).

3. Кликнуть правой кнопкой «мыши» по одному из маркеров ряда создав-шейсядиаграммы ивоткрывшемсяменювыбратьДобавитьлиниютренда.

4. В открывшемся меню выбратьПолиномиальная; в окошкеСтепеньподобрать число (от 2 до 6), при котором линия тренда проходит наиболее близкоко всем маркерам; установить галочку в окнепоказывать уравнение на диа-грамме.НажатькнопкуЗакрыть.

5. Кликнуть левой кнопкой «мыши» по уравнению линии тренда, устано-витькурсорпослесимвола«y»и ввести цифру1.

6. ДляпостроениявторойчастиграфикаU(,T₁)

кликнутьправойкнопкой

«мыши»пообластипостроениядиаграммыивоткрывшемсяменювыбратьВы-братьданные.

7. ВоткрывшемсяменюВыбористочникаданныхнажатькнопкуДоба-вить.ВоткрывшемсяменюИзменениерядапоставитькурсорвстрокуЗначе-

нияX,ввестизнак«=»,азатемвыделитьячейки,содержащиеданныеот_mдо

₇, включая крайние точки. Очистить строкуЗначенияYот содержимого, ввестизнак «=», а затем выделить ячейки, содержащие данные соответствующих значе-ний напряжения. НажатьOk(рис.3,а),нажатьOk(рис.3,б).

а б

Рис.3

8. Выполнитьпп.3–4дляпостроениялиниитрендавторойчастиграфика

U(,T₁).

9. Кликнутьлевойкнопкой«мыши»поуравнениювторойлиниитренда,установитькурсорпослесимвола«y»иввести цифру2.

10. Надиаграммудобавитьееназваниеиназванияосей.Примерныйвиддиаграммыпоказан на рис.4.

Рис.

11. Выполнитьпп.2–10дляпостроенияграфиковU(,T₂)

иU(,T₃).Убе-

диться,чтоформапостроенныхграфиковсоответствуетспектральнымкривымизлученияабсолютночерноготела(см.рис.1).

12. ДляпроверкизаконасмещенияВинаизэкспериментальнополученных

кривых

U(,T_i)

определитьдлиныволн

_mi,длякоторыхвеличинанапряжения

U(азначит,изначениефункции

внестивтабл.3.

(,T))максимальна.Полученныерезультаты

Таблица3

i	Ti,К	mi	Tэкспi	i,%
1	630
2	740
3	900

13. НаоснованиизаконасмещенияВина(9)вычислитьэкспериментальнополученныетемпературы излучателя по формуле:

^Tэкспi^

b

^mi

(10)

иполученныерезультатывнестивтабл.3.

14. Вычислитьотносительныеотклоненияэкспериментальныхданныхотзаданных величин температурвпроцентах:

T

_i

i

100%

(11)

иполученныерезультатывнестивтабл.3.

15. ДляпроверкисправедливостизаконаСтефана–Больцманавтабл.4

внестизначенияT_экспi

из табл.3.

Таблица4

i	Tэкспi	Si	Ri	RiT4 экспi	i,%
1
2
3

16. ВычислитьплощадьS₁криволинейнойтрапеции,ограниченнойспек-

тральнойкривойU(,T₁), осьюдлинволнипрямыми_1и_7поформуле:

^m1

_{7 }

1



S10^6^

_1

y1(x)dx



^m1

y2(x)dx^,



 

гдеy1(x)иy2(x)–уравнениелиниитрендасоответственнопервойивторойчастиспектральнойкривой;

_m1–длина волны, длякоторой величина напряженияUмаксимальна.

Впределахинтегрированиязначениядлинволнуказыватьвмикрометрах.Полу-ченныйрезультатвнести втабл. 4.

Дляпримера,приведенногонарис.4,расчетS₁имеетвид:

_{64,00 3 2}

S_110

^_^{0,0346x+0,2085x}

0,0211x0,4075_dx

_2,08



8,50

  ²

 _ ^

^{ 6} ^ 



4,00

0,0021x

0,0603x

0,905

dx_



6,2510 Вм.

При вычислении определенных интегралов можно воспользоватьсяon-lineкаль-кулятором,напримерhttps://www.wolframalpha.com/.

17. ВычислитьэнергетическуюсветимостьR₁поформуле:

R_1S₁,

(12)

гдеα–коэффициентприемникаизлучения,равныйα=4,69·10⁹Вт/(В·м²).Резуль-татвнести втабл. 4.

18. Вычислитьотношение

R₁

T

4

эксп1

иполученныйрезультатвнестивтабл.4.

СогласнозаконуСтефана–Больцмана(8)отношение

R₁

T

4

эксп1

должнооказаться

близкимкпостояннойСтефана –Больцмана= 5,670∙10^–8Вт/(м²·К⁴).

19. ВычислитьотносительноеотклонениеотношенияСтефана–Больцмана=5,670∙10^–8Вт/(м²·К⁴)впроцентах:

R₁

T

4

эксп1

отпостоянной

_i

_ 100%

(13)

	R1
	T4 эксп1

иполученныйрезультатвнестивтабл.4.

20. Выполнитьпп. 16–19для спектральныхкривыхU(,T₂)

иU(,T₃).