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

65 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

42453. ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПЛОСКИМИ ПРОКЛАДКАМИ 139.5 KB
  Задачи исследования: изучение действующих на фланцы усилий и соотношений между ними; теоретическое определение коэффициента жесткости фланцевого соединения; расчет необходимых усилия затяжки болтов при сборке соединения; теоретическое определение усилия действующего на фланцы в рабочих условиях; сборка фланцевого соединения экспериментальной установки с фиксированным усилием затяжки болтов; экспериментальное определение усилий действующих на фланцы при различных режимах нагружения; экспериментальное определение...
42454. РЕГУЛЯЦИЯ РАБОТЫ СЕРДЦА 36.08 KB
  Регуляторные механизмы, обеспечивающие приспособительные (адаптационные) изменения деятельности сердца. Интракардиальная регуляция работы сердца. Экстракардиальная регуляция работы сердца.
42455. WORD. Создание сортовой оборотной ведомости 114 KB
  Оформить заголовок текста задания с помощью программы Wordrt Ввести текст оформив заголовки в тексте стилями Заголовок 1 Заголовок 2. Оформить первый абзац текста буквицей см. справочную систему Документ разбить на две страницы с указанием нумерации страниц Поместить в текст произвольный рисунок выполненный с помощью приложения Pint.