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

72 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

15540. Цели настоящего Федерального закона 43.5 KB
  Цели настоящего Федерального закона Целями настоящего Федерального закона являются развитие рынков товаров работ и услуг на основе соблюдения принципов добросовестной конкуренции обеспечение в Российской Федерации единства экономического пространства реализация п
15541. Сфера применения настоящего Федерального закона 76.5 KB
  Сфера применения настоящего Федерального закона1. Настоящий Федеральный закон применяется к отношениям в сфере рекламы независимо от места ее производства если распространение рекламы осуществляется на территории Российской Федерации.2. Настоящий Федеральный закон не...
15542. Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном законе 71 KB
  Основные понятия используемые в настоящем Федеральном законеВ целях настоящего Федерального закона используются следующие основные понятия:1 реклама информация распространенная любым способом в любой форме и с использованием любых средств адресованная неопреде
15543. Законодательство Российской Федерации о рекламе 37 KB
  Законодательство Российской Федерации о рекламе Законодательство Российской Федерации о рекламе состоит из настоящего Федерального закона. Отношения возникающие в процессе производства размещения и распространения рекламы могут регулироваться также принятыми в с
15544. Общие требования к рекламе 138.5 KB
  5. Общие требования к рекламе1. Реклама должна быть добросовестной и достоверной. Недобросовестная реклама и недостоверная реклама не допускаются.2. Недобросовестной признается реклама которая:1 содержит некорректные сравнения рекламируемого товара с находящимися в обо...
15545. Защита несовершеннолетних в рекламе 25.5 KB
  6. Защита несовершеннолетних в рекламеВ целях защиты несовершеннолетних от злоупотреблений их доверием и недостатком опыта в рекламе не допускаются:1 дискредитация родителей и воспитателей подрыв доверия к ним у несовершеннолетних;2 побуждение несовершеннолетних к то
15546. Товары, реклама которых не допускается 84 KB
  7. Товары реклама которых не допускаетсяНе допускается реклама:1 товаров производство и или реализация которых запрещены законодательством Российской Федерации;2 наркотических средств психотропных веществ и их прекурсоров;3 взрывчатых веществ и материалов за исклю
15547. Реклама товаров при дистанционном способе их продажи 18.5 KB
  8. Реклама товаров при дистанционном способе их продажиВ рекламе товаров при дистанционном способе их продажи должны быть указаны сведения о продавце таких товаров: наименование место нахождения и государственный регистрационный номер записи о создании юридического ли...
15548. Реклама о проведении стимулирующих мероприятий 14.5 KB
  9. Реклама о проведении стимулирующих мероприятийВ рекламе сообщающей о проведении стимулирующей лотереи конкурса игры или иного подобного мероприятия условием участия в которых является приобретение определенного товара далее стимулирующее мероприятие должны б...