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

7500. Проект будівництва хлібопекарського заводу 1.07 MB
  Головною задачею проектування хлібопекарських підприємств є постійне підвищення технічного рівня хлібозаводів, забезпечення високої продуктивності і культури праці при найбільш ефективному використанні капітальних вкладень; утворення комплексно-механізованих хлібопекарських підприємств.
7501. Европейская философия нового времени 33 KB
  Европейская философия нового времени Европейская философия нового времени. Новое время - это период становления капиталистических отношений, период развития производства, требовавший развития науки и техники. Все это влияет на развитие философ...
7502. Истоки русской философии 48.5 KB
  Истоки русской философии Истоками возникновения философии на Руси можно считать: Славянскую мифологию Появление болгарской книжности т.е. появление славянской азбуки - кириллицы (IX век) Приход христианства на Русь и связанный...
7503. Философия эпохи возрождения 43 KB
  Философия эпохи возрождения Эпоха Возрождения обращается к античности, как к идеалу. В центре внимания оказывается человек, для этого этапа характерен антропоцентризм. Прежде всего, изменение отношения к человеку стало заметно в произведениях искусс...
7504. Критический утопический социализм 24.5 KB
  Критический утопический социализм. Появляется как реакция на разочарование в результатах Французской буржуазной революции. Представители этого направления критикуют современный им буржуазный строй и предлагают свои проекты преобраз...
7505. Основные идеи эпохи Просвещения 32 KB
  Основные идеи эпохи Просвещения. Эпоха Просвещения - это период идеологической подготовки к утверждению политической власти буржуазии. В этот период происходит утверждение буржуазных ценностей таких как: ценность жизни, свободы и равенства (юридичес...
7506. Экология: конспект лекций 843.5 KB
  Предлагаемое пособие поможет студентам в решении именно этой задачи применительно к курсу Экология. Содержание и структура пособия соответствуют требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Издание п...
7507. Учет и регулирование потребления электрической энергии 112.61 KB
  Учет и регулирование потребления электрической энергии. Бытовое энергосбережение В жилищном хозяйстве потребляется около 30% тепловой энергии, которая получается от сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Поэтому, экономия топлива ...
7508. Экономия электроэнергии в электроснабжающих установках 60.8 KB
  Экономия электроэнергии в электроснабжающих установках Электроснабжение сельских потребителей осуществляют в основном от сетей государственных электросистем. К сельским потребителям электрическую энергию подают по линиям напряжением 6, 10, 20, 35 кВ...