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

69 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

22061. Бидермайер 31.5 KB
  Еще в первой половине века после краткого периода первых неуверенных поисков среди исторических стилей люди укрываются в убаюкивающем интиме мещанского бидермайера biedermeier. Творческий заряд бидермайера был достаточен для создания мелких предметов мещанского интерьера вазы картинки гравюрки и декоративные рамочки фарфоровые фигурки и мебель но не мог заметно повлиять на область художественной ковки а в архитектуре тем более не мог создать предпосылок для появления специфического стилевого ряда. В 1869 году появилось отдельное...
22062. «Молодая Германия» 30.5 KB
  Она сложилась в Германии в начале 30х гг. В деятельности Молодой Германии выражалась оппозиция немецкой буржуазии реакционному феодальномонархическому строю Германии. В декларациях Молодой Германии выражались абстрактные призывы к свободе и духовной революции критика религии мелкокняжеского абсолютизма и мещанской морали проповедь эмансипации. Вместе с другим известным немецким писателем критиком и публицистом Берне он был идейным вождем Молодой Германии и самым талантливым из писателей и поэтов...
22063. Поэтический реализм 43 KB
  Герои Граббе гибнут в столкновении с необузданными жестокими силами истории которые драматург представляет как непостижимые массы и величины Дон Жуан и Фауст 1829; Битва Германа 1836. Более позитивную концепцию истории дают произведения Р. Попытка Вагнера вновь оживить германскую мифологию ныне отошла в область истории и все же Вагнер как никто другой представил миру персонажи и легенды германского Средневековья в Тангейзере 1845 Кольце Нибелунга законч. Бюхнер вышел за пределы чистой истории подчеркивая безнадежное...
22064. Натурализм 36 KB
  оказал Фридрих Ницше 18441900. Сын пастора воспитанный в атмосфере протестантского благочестия и намеревавшийся изучать богословие Ницше однако решительно сменил теологический факультет Боннского университета на факультет классической филологии. Жизнь Ницше была по словам С. Первые симптомы ужасной болезни Ницше ощутил в 1873 г.
22065. Литература раннего Средневековья (ХII-ХIII вв.) 40 KB
  Литература раннего Средневековья ХIIХIII вв. Клирикальная литература В средневековой литературе Западной Европы христианская традиция преобладала над античной. На этапе раннего Средневековья было два основных потока литературы: литература устная и литература письменная. Куртуазная литература Начиная с XII века в Западной Европе возникает богатейшая литература на латинском и на национальных языках.
22066. Литература позднего Средневековья( XIV- XV вв.) 46.5 KB
  В культурной жизни Германии XV и XVI вв. Правда на закате Средних веков еще иногда раздавались в Германии голоса представителей рыцарской поэзии. В свою книгу Гуго вплетает многочисленные рифмованные поучения басни моральные аллегории притчи и шванки в которых с большим количеством реалистических деталей живо отражена жизнь средневековой Германии. Подобно своим предшественникам он развертывает широкую панораму неустройства царящего в Германии.
22067. Ренессанс 43 KB
  преобладали мотивы и формы Позднего Средневековья и в ряду европейских литератур эпохи Возрождения она была едва ли не самой старомодной то в XVII в. В эпоху Возрождения начало меняться общественное положение литератора произошло ускорение информационных процессов. Поэт Возрождения уже не ремесленник но творец. Именно этим смыслом и наполнена поэтическая тема уединения столь характерная для всех поэтов Возрождения.
22068. Гуманизм и Реформация 55 KB
  Ненависть народа направлена была также и против католической церкви которая пользуясь государственной слабостью Германии старалась выкачать из нее как можно больше денег. Города и прежде всего вольные города становились важнейшими очагами духовной жизни Германии вступившей в эпоху возрождения. По той резкости с какой наиболее воинствующие гуманисты Германии нападали на алчность развращенность и обскурантизм католического клира не щадя при этом официального богословия они несомненно превосходили своих итальянских учителей. Для...
22069. Методика і техніка організації експерименту 70.5 KB
  Методика і техніка організації експерименту План 1.Етапи проведення експерименту. Види експерименту і методика їх проведення.Типові помилки в проведенні експерименту.