50001

Визначення опору провідників за допомогою містка постійного струму

Лабораторная работа

Физика

Одним з найпростіших і найточніших методів є метод визначення опору провідників за допомогою містка постійного струму Уітстона . Теорія містка постійного струму ґрунтується на правилах Кірхгофа 316а і 318 . Принципова схема містка Уітстона зображена на рис.

Украинкский

2014-01-14

109 KB

3 чел.

Лабораторна робота № 4

Визначення опору провідників за допомогою містка постійного струму

(містка Уітстона )

Теоретичні відомості

Перед виконанням цієї роботи , необхідно вивчити теоретичний матеріал, приведений в розділах 3.1 і 3.2.

Опір провідника можна вимірювати різними методами. Одним з найпростіших і найточніших методів є метод визначення опору провідників за допомогою містка постійного струму   ( Уітстона ). Теорія містка постійного струму ґрунтується на правилах  Кірхгофа  (  3,16а) і ( 3,18 ).

Принципова схема містка Уітстона зображена на рис. 3.6.

Для практичного застосування правил Кірхгофа   вибирають , умовний напрям „обходу” контуру  на рис.3.6 зображено стрілками всередині відповідних контурів).

Складаємо рівняння за першим правилом Кірхгофа (напрями струмів через резистори   R. ,  Rm, R1 i R2 вибирають умовно ) для вузлів  А, В, С:

І = Іх + І1         ( для вузла А ) ,        (3.19)

Іx = Іm + Іr        ( для вузла В ) ,        (3.20)

І = Іm + І2         ( для вузла С ) .         (3.21)

Складаємо рівняння за другим правилом Кірхгофа :

IxRx  +  IгRг - I1R1 = 0     ( для контуру АВDА ) ;       (3.22)

 ImRm -  I2R2 - IrRr = 0     ( для контуру ВСDВ ) .      (3.23)

Якщо змінювати опори Rm ,  R1, R2, то при певних значеннях цих опорів потенціали точок B i D будуть рівними, тоді струм Ir = 0. Врахувавши це у формулах (3.19) – (3.23) отримаємо :

     Iх   =  Im ;

     I1 =  I2;

     I1R1   = IхRx ;

    I2R2   = ImRm .

Розв’язавши  цю систему, дістаємо:

.        (3.24)

Коли ділянкою   АDС  є однорідна прокалібрована дротина ( реохорд ), то відношення  можна замінити  відношенням довжин відповідних відрізків дроту АD і DС. Справді,

,      (3.25)

де - питомий опір матеріалу, з якого виготовлений реохорд; S –площа поперечного перерізу дротини  ( реохорду ). Остаточно невідомий опір

.       (3.26)

Якщо довжина реохорду , то,

.     (3.27)

Оскільки опір реохорду порівняно невеликий, місток Уітстона, описаного типу застосовується, як правило, для вимірювання невеликих опорів ( від 1 до 1000 Ом ).

Проаналізуємо умову найменшої похибки, зумовленої відліком довжин провідників  і . Відносна похибка вимірювань

 =

=         (3.28)

буде мінімальною тоді, коли знаменник виразу ( 3.27 ) буде максимальним. Знаходимо умову максимуму для функції  ;

.      (3.29)

Звідси .  Таким чином, похибка буде мінімальною, коли при нульовому струмі через гальванометр бігунок Д  стоятиме посередині реохорду () . У цьому випадку вираз (3.27) набуде вигляду Rx = Rm.

Порядок виконання роботи

  1.  Скласти  електричне коло відповідно до схеми ( рис. 3.7 ) увімкнувши  замість Rx  один  з запропонованих резисторів.

  1.  Установити показник реохорду D приблизно посередині колової шкали і за допомогою магазину опору підібрати такий опір Rm , щоб при замиканні кола ключем К відхилення стрілки гальванометра було найменшим, а потім, обертаючи показник шкали реохорда, домагаються, щоб стрілка гальванометра встановилась на поділці 0. За шкалою реохорду  визначити величини   і  (, де - довжина реохорда ). Вимірювання провести тричі
  2.  Результати вимірювань та розрахунків записати у таблицю.   

п/п

Rm , Ом

, под.

Rx , Ом

,

Ом

Результати вимірювань за допомогою промислового містка.

, Ом

1

3

2

3

Середнє

значення.

  1.  Аналогічні вимірювання провести для інших невідомих резисторів. Вимірювання кожного з невідомих резисторів слід провести тричі й результати занести до наступних таблиць.
  2.  Визначити похибки вимірювань.
  3.  Виміряти невідомий опір Rx за допомогою промислового містка постійного струму. Отримане значення порівняти з результатами вимірювань, проведених за допомогою містка  Уітстона.

Контрольні питання

  1.  Пояснити принцип дії містка постійного струму ( Уітстона ).
  2.  Сформулювати правила Кірхгофа.
  3.  Вивести розрахункову формулу для визначення опору провідника містком Уітстона.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21359. Расчет СЭП 14.7 MB
  Рулевое устройство предназначается для удержания судна на заданном курсе, а также для его поворота при изменении направления движения
21360. Структурная схема, назначение составных частей, принцип работы станции в различных режимах 50.55 KB
  АПОА предназначен для обнаружения пеленгования и технического анализа ИРИ. Он обеспечивает: панорамную перестройку панорамного обнаружителя Р381Т15 и одновременно с ним автоматического пеленгатора по частоте во всем рабочем диапазоне частот или на отдельных участках диапазона с одинаковыми полосами обзора до семидесяти девяти; определение численных значений частот ИРИ и пеленгов на них с вводом измеренных значений в УУС; определение характеристик сигналов в ручном режиме с помощью анализатора Р399Т и занесение их при...
21361. Аппаратура АПОА: АФС КАМА-4, широкополосное входное устройство Т-152, панорамный обнаружитель Р-381Т1-5 38.37 KB
  Основными функциями изделия являются автоматический поиск радиоизлучений в установленной полосе обзора определение их средних частот ширины спектра и уровня на входе изделия формирование кодов характеристик излучений для передачи в УУС определение момента настройки РПУ на центральную или максимальную частоту спектра излучения. Логическая обработка кодов уровней при поиске сигналов со скоростью 0125 и 0250МГц cек предусматривает разделение импульсных помех и сигналов определение ширины спектра сигнала определение момента точной...
21362. Аппаратура АПОА: назначение, состав и работа составных частей панорамного обнаружителя Р-381Т1-5 25.35 KB
  РПУ Р381Т1 4 предназначено для использования в автоматизированных комплексах. В РПУ имеется гетеродин для приёма ТЛГ и ОПС сигналов работающий в следующих режимах: в режиме плавной перестройки с пределами изменения частоты 5000 Гц. В режиме фиксированных настроек для приёма передач с ОБП стабилизированный кварцевыми резонаторами на частотах 21315 и 21685 кГц режимы ВБП и НБП. Блок ПБ11 предназначен для преселекции усиления и аттенюации принимаемого ВЧ сигнала а также защиты РПУ от мощного сигнала помехи.
21363. Аппаратура АПОА: приемник контроля Р399А 17.93 KB
  В РПУ имеется гетеродин для приёма ТЛГ и ОПС сигналов работающий в следующих режимах: в режиме плавной перестройки с пределами изменения частоты 5000 Гц относительно средней частоты 215 кГц режим ТЛГ. Предусмотрена коррекция частоты гетеродина. Установка частоты и перестройка в ручном режиме обеспечивается: вручную с помощью клавиатуры УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ или ручки НАСТРОЙКА с дискретностью 1 при нажатой кнопке 1 переключателя ШАГ НАСТРОЙКИ и с дискретом 10 Гц при нажатой кнопке 10. Обеспечивается установка частоты по...
21364. Аппаратура АПОА: приемоиндикатор Р-381Т1-3 25.68 KB
  Вопрос№1 Назначение и технические данные ПИ Р381Т13 при работе в составе АПОА предназначен для автоматического определения направления пеленга на источники радиоизлучений. Состав: трёхканальное радиоприёмное устройство РПУ; блок индикации пеленга ИП; блок управления; два блока питания для РПУ и ИП. Для уменьшения ошибок пеленгования предусмотрено автоматическое выравнивание характеристик каналов и поддержание их идентичности. Для слухового контроля радиопередач в ПИ имеется слуховой тракт...
21365. Аппаратура АПОА: анализатор спектра Р-399Т 20.22 KB
  В составе АПОА анализатор работает с РПУ ПИ Р381Т13 на промежуточной частоте 215 кГц значение частоты выбирается переключателем ВХ. ЧАСТОТА кГц. В режиме ОБЗОР обеспечивается частотный анализ спектров сигналов в полосе обзора 025 кГц; 1кГц; 3кГц; 12кГц и 48кГц выбирается переключателем ОБЗОР кГц. ЧАСТОТА кГц включается соответствующий гетеродин 488; 575; 825 или 860 кГц.
21366. Аппаратура передающего тракта : устройство модулирующих сигналов 59.19 KB
  В состав блока входят: ячейки ЧТ1; ячейки ЧТ2; ячейка ХИП; ячейка преобразователя кода. Сдвиговые частоты с шагом 10 Гц вверх и вниз от несущей частоты 128000 Гц формируются в ячейках ЧТ1 и ЧТ2. Сформированные в ячейках ЧТ1 напряжения частотой 128 F кГц и в ячейках ЧТ2 128 F кГц поступают в ячейку ХИП. В ячейках ХИП формируется напряжение представляющее собой хаотическую последовательность импульсов.
21367. Аппаратура передающего тракта : возбудитель «ЛАЗУРЬ 50.33 KB
  Время настройки по коду частоты не более 03 сек. Устройство и принцип работы Возбудитель построен по принципу супергетеродина с автоматической настройкой по коду частоты с тройным в КВ диапазоне и двойным в УКВ диапазоне преобразованием частоты с использованием в качестве гетеродинов синтезаторов частот. Для переноса сигнала помехи с поднесущей частоты 128 кГц поступающей с УМС в диапазон рабочих частот 15 – 30 МГц используются три преобразования поднесущей частоты с помощью эталонных колебаний трёх гетеродинов формируемых в...