3. Программа работы

Внимание. При измерениях необходимо придерживаться правила: сначала собирается токовая цепь, т.е. сначала генератор тока (рис. 4) подключается к держателям R_x (или к последовательно соединённым R и R_x), а затем уже зажимами «крокодил» подключается сам гальванометр к потенциальным контактам 1, 2 (рис. 2) или к точкам a и b (рис. 4). Разблокирующая кнопка «Измерение» нажимается в последнюю очередь, после тщательной проверки схемы. Нарушение этого правила может привести к гибели гальванометра.

3.1. Измерения сопротивлений методом шунта

1. Вставить в держатели образец № 1, слегка поджав его крепёжными винтами. Подключить к держателям генератор тока. Регулятор тока – на минимуме.

2. Тумблеров «Вкл» включить блок питания БП; амперметр А покажет некоторый ток i₀ порядка 150-200 мА.

3. Зажимами «крокодил» подключить гальванометр G к образцу в точках 1 и 2 (рис. 2); стрелка гальванометра должна стоять точно на нуле.

4. Нажать кнопку «Измерение» и удерживать её, наблюдая за гальванометром. Регулятором R₀ выставить такой ток i₀, чтобы стрелка гальванометра достигла последнего деления (при этом i_G=1 мкА).

Замечание. Если максимально возможного тока i₀ не хватает для достижения i_G=1 мкА, то выставить ток i₀ таким, чтобы i_G=0,5 мкА.

5. Отпустить кнопку «Измерение» и записать значения i₀ и i_G.

6. Ток i₀ убрать до минимума, снять с образца № 1 «крокодилы» и извлечь его из зажимов.

7. Выполнить п.п. 1-6 для образцов №№ 2-4.

8. Закончив данные измерения, выключить блок питания БП.

9. По формуле (2) вычислить сопротивление R_x=R₁₂ каждого провода и его погонное сопротивление γ=4R_x.

10. По формуле ρ=γS, где S=πD²/4 – сечение провода, найти удельное сопротивление ρ материала каждого провода в единицах «Ом·мм²/м». Из сравнения со справочными данными определить материалы проводов.

Все измеренные и расчётные результаты заносятся в таблицу 1:

Таблица 1. Измерения методом шунта. l₁₂=25 см.

№ пров.	D, мм	i0, мА	iG, мкА	Rх, мОм	γ, мОм/м	ρ, Ом·мм2/м		Материал
1 2 3 4

3.2. Измерения сопротивлений двойным мостом

1. Собрать двойной мост в соответствии с рис. 4, установив в держателях в качестве R_x провод № 1. Гальванометр включается в диагональ ab зажимами «крокодил». Резисторы R₂ и R₄ подключаются к точкам 1 и 2 исследуемого образца также «крокодилами». Движок 3 – на середине реохорда, регулятор тока R₀ – на минимуме.

2. Включить блок питания. Нажать кнопку «Измерение» и удерживать её, наблюдая за отклонением стрелки гальванометра. Если оно невелико (3-5 делений), то увеличить ток i₀ до 500 мА.

3. Движком реохорда R сбалансировать мост, т.е. добиться i_G=0. Баланс должен сохраняться при максимальном рабочем токе i₀=500 мА.

4. Отпустить кнопку «Измерение» и записать значение l₀₃.

5. Ток i₀ убрать до минимума, снять с образца № 1 «крокодилы» и извлечь его из зажимов.

6. Выполнить п.п. 1-5 для образцов №№ 2-4.

7. Закончив измерения, выключить блок питания БП и разобрать схему.

8. Вычислить сопротивление R_x каждого провода: так как в схеме моста R₂/R₁=R₄/R₃=1, то просто R_х=R=γl₀₃, где для реохорда γ=47 мОм/м.

Все измеренные и расчётные результаты заносятся в таблицу 2:

Таблица 2. Измерения методом двойного моста. R₂/R₁=1.

№ пров.	D, мм	l03, см	Rx=R, мОм	k=
1 2 3 4

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Чем обеспечена высокая точность мостового метода измерения сопротивлений? Чем она определяется?

2. Что такое баланс моста? Из определения баланса вывести соотношение между сопротивлениями плеч простого моста.

3. Нарушится ли баланс простого моста, если в нём поменять местами генератор и гальванометр?

4. Почему простой мост плох для измерения малых сопротивлений?

5. Относительная погрешность измерения величины х равна 2%, а величины у – 3%. Какая будет относительная погрешность величины z=xy ?

6. Что такое класс точности δ₀ стрелочного прибора? Что значит δ₀=0,5?

7. Рассчитать шунт R_ш для гальванометра с пределом i_m=100 мкА и внутренним сопротивлением r=1 кОм, для изготовления миллиамперметра с пределом i₀=1 мА.

8. Рассчитать добавочное сопротивление R_д для гальванометра с пределом i_m=100 мкА и внутренним сопротивлением r=1 кОм, для изготовления вольтметра с пределом и₀=1 В.

9. Почему при измерениях больших токов не шунт подключается к гальванометру, а гальванометр к шунту, который (шунт) устанавливается в основную токовую ветвь?

10. Вывести соотношение, связывающее погонное сопротивление проволоки γ с удельным сопротивлением ρ её материала.

Удельное сопротивление меди ρ=0,017 Ом·мм²/м. Найти погонное сопротивление γ [мОм/м] медного провода диаметром D=1 мм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – §§ 57-60.