13350

Визначення опору провідника за допомогою моста сталого струму (моста Уітстона)

Лабораторная работа

Физика

Лабораторна робота № 3 Тема: Визначення опору провідника за допомогою моста сталого струму моста Уітстона. Мета: ознайомитись з класичним методом вимірювання опору за допомогою мостової схеми. Прилади і пристрої: стрілковий гальванометр з нульовою точкою мага

Украинкский

2013-05-11

581.5 KB

70 чел.

Лабораторна робота № 3

Тема: Визначення опору провідника за допомогою моста сталого струму (моста Уітстона).

Мета: ознайомитись з класичним методом вимірювання опору за допомогою мостової схеми.

Прилади і пристрої: стрілковий гальванометр з нульовою точкою, магазин опорів до    1кОм, кнопка-вимикач, джерело струму.

Теоретичні відомості.

Для вимірювання невідомих опорів користуються найпоширенішим методом моста сталого струму, який ґрунтується на законах розгалужених електричних кіл. Розрахунок таких кіл спрощується, якщо скористатись двома правилами Кірхгофа. Перше стосується вузлів електричного кола. Вузлом називається точка А, в якій сходяться більше ніж два провідники (рис. 1). Вважається, що струм, який тече до вузла, має один знак, а той, що витікає з вузла, – протилежний йому. Згідна з першим правилом Кірхгофа, алгебраїчна сума струмів, що сходяться у вузлі, дорівнює нулю:

                          (1)

Такі рівняння можна записати для кожного з N вузлів електричного кола. Незалежними буде (N - 1) рівнянь, де N – те рівняння, що випливає з них.

Виділимо у розгалуженому колі (рис. 2) довільний замкнений контур ABCD, задамо напрям цього обходу і застосуємо до кожної з нерозгалужених ділянок закон Ома:

                                 (2)

де I1, I2, I3, I4 – сила струму;  R1, R2, R3, R4 – опори ділянок кола;  1, 2, 3, 4 – потенціали;  1, 2, 3, 4 – електрорушійні сили джерел струму.

У результаті додавання рівнянь  системи (2) отримуємо друге правило Кірхгофа:

.                                       (3)

Принципову схему методу моста Уітстона зображено на рис. 3. Міст складається з невідомого опору Rх , який треба виміряти, і трьох відомих опорів R1, R2, R3, що утворюють замкнений чотирикутник. Опори R1, R2, R3, Rх утворюють плечі моста, а джерело струму і гальванометр введені в його діагональ.

Застосовуючи до контурів ACD і CBD друге правило Кірхгофа, отримуємо (обходячи коло за годинниковою стрілкою) :

 .                                                   (4)

Тепер, застосовуючи до вузлів С і D перше правило Кірхгофа, отримуємо:

.                                                                (5)

Якщо при замкнених ключах К1 і  К2 стрілка гальванометра залишається на нульовій позиції, тобто струм через гальванометр не протікає (Іr=0), то з рівнянь систем (4) і (5) дістанемо:

;                               (6)

.                                        (7)

Підставимо рівняння системи (7) у систему (6). Одержимо:

                         ;

і звідси, поділивши перше рівняння на друге, отримаємо співвідношення для опорів плечей моста:

.                                 (8)

У цьому випадку говорять, що міст врівноважений (збалансований). Описана схема дозволяє виміряти невідомий опір Rx , знаючи опори R1, R2, R3 . Ділянка CD називається мостом; тому метод називається мостовим. Опір R1 називається плечем порівняння, а опори R2, R3плечами співвідношення. Для балансування моста немає потреби в тонкому регулюванні усіх трьох опорів. У мостових схемах, усі плечі яких виконані у вигляді магазинів опорів, тонке регулювання здійснюється в плечі порівняння, а плечі співвідношення виконуються з декадних котушок, які задаються співвідношенням . Зауважимо, що таким методом не можна виміряти малі опори, тому що при цьому через схему протікатиме великий струм, і з’являються великі похибки.

Порядок виконання роботи.

  1.   Складіть електричне коло за схемою рис. 3.
  2.   Ввімкніть джерело живлення сталого струму (6В).
  3.   Поставте довільне значення магазину опорів.
  4.   На короткий час ввімкніть ключ К, спостерігаючи за стрілкою гальванометра. Змінюючи опір R1, добийтесь такого стану,  коли стрілка гальванометра стане на   нуль (R2, R3 задані за умовою).
  5.   Запишіть з магазину опорів значення R1 і обчисліть  

 .

  1.   Дослід проробіть для кожного із п’яти заданих невідомих опори Rx . Кожний опір  виміряйте п’ять разів і знайти середнє значення опору.
  2.   Зробіть висновок.

Контрольні запитання.

  1.   У чому полягає сутність мостового методу вимірювання опору?
  2.   Яка формула зв’язку між опорами плечей мосту за умови його рівноваги? Виведіть її.
  3.   Чи можна використати міст Уітстона для вимірювання малих опорів?  


Рис. 1

Рис. 2

ис. 3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9451. Заболевания печени. Гепатиты и циррозы. Хронический гепатит 28.47 KB
  Заболевания печени. Гепатиты и циррозы. Хронический гепатит. Хронический гепатит - группа заболеваний печени, вызываемых различными причинами, характеризующихся различной степенью выраженности печеночно-клеточного некроза и воспаления про...
9452. ПОНЯТИЕ, ПРЕДМЕТ, СФЕРА ДЕЙСТВИЯ И МЕТОД ТРУДОВОГО 60 KB
  ТЕМА№1: ПОНЯТИЕ, ПРЕДМЕТ, СФЕРА ДЕЙСТВИЯ И МЕТОД ТРУДОВОГО ПРАВА. ПОНЯТИЕ ТРУДОВОГО ПРАВА РОССИИ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТП. предмет ТП СФЕРА ДЕЙСТВИЯ ТП Метод трудового права: понятие и основные особенности правового регулирования тр...
9453. Принципы трудового права 45 KB
  ТЕМА №2: Принципы трудового права. Понятие и значение принципов ТП Классификация принципов ТП Общая характеристика основных принципов ТП. Свобода труда и равенство трудовых прав работников. Вопрос 1. Принципы трудового права...
9454. Источники трудового права 50.5 KB
  ТЕМА №3: Источники трудового права Понятие и система источников ТП. Особенности источников ТП. Локальное регулирование труда Роль судебной практики в регулировании ТО Вопрос 1. Источники ТП - это способы, формы закреплен...
9455. Субъекты трудового права 63 KB
  ТЕМА: Субъекты трудового права. Понятие и виды субъектов ТП. Граждане РФ (работники) - субъекты ТП. Работодатели (ЮЛ и ФЛ) - субъекты ТП. Порядок привлечения и использования труда иностранных граждан по законодатель...
9456. Социальное партнерство (СП) в сфере труда 54.5 KB
  ТЕМА: Социальное партнерство (СП) в сфере труда. Понятие, стороны уровни СП, представительства сторон СП отношений. Формы и органы СП. Российская трехсторонняя комиссия по регулированию социальных ТО. Коллективный договор. Понятие,...
9457. Правовое регулирование занятости населения в РФ 89 KB
  ТЕМА №6: Правовое регулирование занятости населения в РФ. Основные акты и понятия в сфере занятости. Государственные органы содействия занятости. Стратегическая цель государственной политики занятости населения в РФ - это содействие полно...
9458. Трудовые договоры. Заключение ТД и оформление приема на работу. Аннулирование ТД 226 KB
  Трудовые договоры. Заключение ТД. Понятие и значение ТД. Содержание ТД. Сроки ТД. Срочные ТД. Заключение ТД и оформление приема на работу. Аннулирование ТД. Гарантии при заключении ТД. Отказ в приеме на работу. Испытани...
9459. Рабочее время и время отдыха. Понятие и виды рабочего времени. Сокращенное и неполное рабочее время (РВ) 75.5 KB
  Рабочее время и время отдыха. Понятие и виды рабочего времени. Сокращенное и неполное рабочее время (РВ). Понятие вида режима РВ. Сверхурочные работы. Понятие и виды времени отдыха. Ежегодные оплачиваемые отпуска. Понят...