42145

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МОСТА УИТСТОНА

Лабораторная работа

Физика

Сопротивления R1 R2 R0 Rх называются плечами моста Rх  измеряемое неизвестное R0 – известное R1 R2 – регулировочные сопротивления. Сопротивления плеч моста измеряют и подбирают таким образом чтобы ток гальванометра был равен нулю. Для однородного проводника сопротивления отдельных его участков относятся как их длины.

Русский

2013-10-27

81 KB

66 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  № 3-2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СОПРОТИВЛЕНИЯ                                                                    С  ПОМОЩЬЮ  МОСТА  УИТСТОНА

         Цель работы изучение методики измерения электрического сопротивления проводника с помощью моста Уитстона и определение удельного сопротивления материала проводника.

ПОСТАНОВКА  ЗАДАЧИ

Мост Уитстона состоит из четырех сопротивлений R1, R2, R0 и Rх, соединенных между собой в виде замкнутого четырехугольника (рис. 1).         

                         Рис. 1                                               Рис. 2

В диагональ ВД четырехугольника вводится нуль-гальванометр G, в диагональ АС источник постоянного тока и ключ K2. Сопротивления R1, R2, R0, Rх называются плечами моста (Rх  измеряемое неизвестное, R0 – известное,  R1, R2регулировочные сопротивления). Сопротивления плеч моста измеряют и подбирают таким образом, чтобы ток гальванометра был равен нулю. Такое состояние  моста Уитстона  называется равновесием.

         Найдем соотношение сопротивлений плеч, при котором реализуется равновесие моста.

Согласно первому правилу Кирхгофа алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю

Ii = 0.      (1)

 На основании первого правила Кирхгофа:

для узла В:   I3  I4  Ir = 0 ,

для узла D I1 + Ir + I2 = 0.         (2)

При равновесии моста  Ir = 0, поэтому формулы (2)  запишутся в виде

              I3  I4 = 0,  I3 = I4:               (3)

                       I1 + Ir = 0,  I1 = I2.

По второму правилу Кирхгофа, в любом контуре алгебраическая сумма падений напряжений численно равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в данном контуре:

IiRi = Ek.     (4)

 Второе правило Кирхгофа для контуров АВД и ВСД может быть записано в виде:

для контура АВД:  I3 Rx + I1 R1 = 0    или    I3 RХ = - I1 R1;                             (5)

для контура ВСД:  I4 R0 + I2 R2 = 0    или     I4 R0 = - I2 R2.

Разделим эти уравнения почленно

       .      (6)

Так как, согласно (3)  I3 = I4   и I1 = I2 , то после сокращения в обеих частях формулы (6) получим

 .       (7)

Из формулы (7) имеем

                                       Rx = R0                  (8)

или RxR2=R0R1  произведение противолежащих сопротивлений в плечах уравновешенного моста одинаково.

ОПИСАНИЕ  ЛАБОРАТОРНОЙ  УСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки приведена на рис. 2. Роль сопротивлений R1 и R2 выполняют участки реостата (или реохорда).

Положение движка реостата определяет величины сопротивлений R1 и R2.

Для однородного проводника сопротивления отдельных его участков относятся как их длины. Обозначим длину участка реостата АД через 1, а длину участка ДС через 2. Тогда

,      (9)

формула (8) с учетом (9) может быть записана

,     (10)

Если длина реостата АС = 0, то 2 =  0  1 и

.     (11)

Удельное электросопротивление  есть величина, равная электрическому сопротивлению цилиндрического проводника с длиной и площадью, равными единице.

Численное значение удельного электросопротивления однородного проводника можно определить по формуле

 =  .    (12)

где R  электросопротивление,   длина провода обмотки катушки, S  площадь его поперечного сечения, d – диаметр.

ПОРЯДОК  ВЫПОЛНЕНИЯ  РАБОТЫ

  1.  Соберите схему установки (рис. 2), подключив неизвестное сопротивление Rx.

Движок потенциометра установите в середине шкалы.

Замыкая на короткое время ключ К, подберите на магазине сопротивлений R0 такое сопротивление, при котором стрелка гальванометра установится на нуле.

Повторите измерения  (пункты 2 и 3) 5 раз. Результаты запишите в таблицу. Найдите среднее значение R0.

Вычислите значение Rхпо формуле (11) по среднему значению <R0>.

Проведите измерения второго сопротивления RX, повторив пункты 2-5.

Соедините сопротивления Rхи Rх последовательно и измерьте общее сопротивление. Сравните полученное значение с Rпосл.=Rх+ Rх.

Соедините сопротивления Rхи Rх параллельно и измерьте полученное сопротивление, сравните со значением

.

9. По значениям RX1  и  RX2  найдите удельное сопротивление  1  и  2 по формуле (12).    Значение d и  указаны в таблице на установке.

КОНТРОЛЬНЫЕ  ВОПРОСЫ

  1.  Нарисуйте схему моста Уитстона.

Каков принцип действия моста Уитстона?

Каков физической смысл удельного сопротивления?

Объясните физическую природу электросопротивления.

Назовите единицы измерения удельного сопротивления.

Можно ли производить измерения, поменяв в мостике Уитстона местами гальванометр и источник тока?

Сформулируйте правила Кирхгофа.

Выведите расчетную формулу.

Дайте определение ЭДС, потенциала, разности потенциалов, напряжения.

Рассчитайте предложенную схему последовательного и параллельного соединения сопротивлений.

Что такое потенциометр, реостат. Нарисуйте схему их подключения.

9


D

C

C

B

A

B

A

I1

I2

I3

I4

Ir

RX

RX

R0

R0

R2

R2

R1

R1

E

E

G

G

K

K


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81697. Чуттєве та раціональне та інтуїтивне пізнання 24.36 KB
  Чуттєве пізнання є безпосереднім результатом прямої взаємодії органів чуття субєкта з зовнішнім світом, хоча воно й опосередковане біологічною передісторією людини та її історичним розвитком. У цьому певне значення мають і предмети чуттєвого сприйняття, які в тій чи іншій мірі вже сформовані людською працею.
81698. Проблеми істини. Концепції істини філософія 27.52 KB
  Концепції істини філософія Метою пізнання є істина. Методи нанкового пізнання. Розглядаючи специфіку наукового пізнання слід охарактеризувати і основні методи які тут застосовуються. Метод наукового пізнання це спосіб побудови та обгрунтування системи наукових питань або сутність послідовність прийомів і операцій за допомогою яких здобувається нове знання.
81699. Проблема субстанції в історії філософії 22.51 KB
  Надалі починають розглядати субстанцію як особливе визначення Бога схоластика що веде до дуалізму філософське вчення яке вважало що матеріальні і духовні субстанції рівноправні душі і тіла. Проблема субстанції була поставлена в працях Декарта. Субстанцію як Єдине він роз\'єднав на дві самостійні субстанції: природу і мислення.
81700. Матеріальне буття та його форми: субституційний та реляційний підходи 19.31 KB
  Виходячи з цього сутність матеріального буття розкривається через поняття матерії та форм її існування. Матеріалісти античності ототожнювали її з першоосновою буття всіх речей останнім неподільним елементом дном за межами якого нічого не існує.
81701. Основні категорії онтології сутність-явище простір-час причина-наслідок 25.81 KB
  Явище і сутність – діалектично повязані між собою протилежності. Так міраж – це явище що виникає внаслідок викривлення променів світла атмосферою. Разом із тим явище і сутність передбачають одне одного.
81703. Свідомість як філософська категорія культурний і суспільний феномен 27.73 KB
  Для розрізнення свідомості та психіки мислення й розуму їх варто розрізняти. Але окрім цього варто не забувати що центром свідомості є людське Я. Предметним середовищем реалізації свідомості є світ.
81704. Свідомість як форма психічної діяльності:ідеальне і психічне 25.83 KB
  Свідомість -це найвища, притаманна людям якість, яка полягає в узагальненому і цілеспрямованому відображенні дійсності, уявній побудові дій і передбаченні їх результатів, регулюванні і самоконтролі поведінки, яка має зовнішні форми відображення творчого перетворювального характеру та повязана з мовою.
81705. Структура свідомості: її компонентний та рівневий вияви 25.51 KB
  Можна виділити такі рівні свідомості та їх елементи. Базовим і найбільш давнім рівнем свідомості є чуттєвоафективний пласт до якого належать: – відчуття – відображення в мозкові окремих властивостей предметів та явищ обєктивного світу що безпосередньо діють на наші органи чуттів; – сприйняття – образ предмета в цілому який не зводиться до суми властивостей та сторін; уявлення – конкретні образи таких предметів чи явищ які в певний момент не викликають у нас відчуттів але які раніше діяли на органи чуттів – різного роду афекти тобто...