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

57976. DECORATIONS (ПРИКРАСИ) 2.51 MB
  Hello, Vicky. Nice to see you. How’re you today? I want to tell you some compliments. This sweater suits you perfectly. Vicky: I’m glad you like it. Thank you for the compliments. Teacher: Using the cheat sheet on the blackboard play the same little greeting dialogue with your classmates.
57977. Дизайн-фотостудия: «Лови момент». Урок информатики 194.5 KB
  Тип урока: урок систематизации и совершенствования знаний умений и навыков. Вид урока: практическая работа. Оборудование: компьютерный класс Программное обеспечение: Windows XP dobe Photoshop PowerPoint2003 Методическое обеспечение урока...
57978. Природний добір як головний рушійний, творчий чинник еволюції. Форми природного добору 66.5 KB
  Мета: Сформувати поняття про природний добір як головний рушійний творчий чинник еволюції про форми природного добору. Епіграф Природний добір щодня і щогодини розслідує у всьому світі найдрібніші зміни відкидаючи погані зберігаючи і складаючи добрі працюючи нечутно...
57979. Действия с десятичными дробями (сравнение, округление, сложение и вычитание) 45.5 KB
  Сегодня предстоит выполнить на уроке важную, нужную и интересную работу. Чтобы достичь успеха, надо всем работать дружно, с большим желанием, используя знания предыдущих уроков.
57980. Действия с десятичными дробями 177 KB
  Учащиеся из ответов собирают пазл картинку планеты и пытаются Узнать что это за планета Учитель показывает планеты и рассказывает интересные факты. МАРС - четвертая от Солнца планета. САТУРН - вторая по величине планета шестая от Солнца. ЮПИТЕР - самая большая планета Солнечной системы.
57981. Всі дії з звичайними дробами 1.28 MB
  Перша команда залишається на місці працюватиме з дошкою (додаток 3), друга сідає за компютери (компютери включені на початку уроку учителем для рівноцінної роботи команд) учні відкривають програму під назвою - тестування на тему дроби...
57982. ДЕЙСТВИЯ С ОБЫКНОВЕННЫМИ ДРОБЯМИ 1.3 MB
  Цель. Обобщить и систематизировать знания учащихся об обыкновенных дробях, дробных числах; закрепить умения и навыки использования алгоритмов действий с обыкновенными дробями в процессе решения упражнений и задач.
57983. Додавання і віднімання дробів з однаковим знаменником 8.42 MB
  Сьогодні знову у пошуках друга потрапила дівчина у дивовижну казку але казка ця незвичайна казка математична і на своєму шляху зустрінеться Герда із математичними перешкодами. Одного дня Кай і Герда сиділи й роздивлялися книжку.
57984. Все действия с обыкновенными дробями 2.67 MB
  Цели: усвоение и обобщение учащимися правил сложения, вычитания, умножения и деления обыкновенных дробей, формирование умений и навыков применения их при решении задач, уравнений; развитие памяти учащихся, культуры устной речи, познавательного интереса школьников...