Описание прибора

При измерении сопротивлений по техническому методу в работе применяется специальный прибор, внешний вид которого представлен на рис.2, 3.

Р и с. 2

Р и с. 3

Основание 1 оснащено регулируемыми ножками, которые позволяют произвести выравнивание положения прибора. К основанию прикреплена колонка 2 с нанесенной метрической шкалой 3. На колонке смонтированы два неподвижных кронштейна 4 и один подвижный 5, который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любом положении. Между верхним и нижним кронштейном натянут провод 6. Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается хорошее гальваническое соединение с проводом, сопротивление которого измеряется. На подвижном кронштейне нанесена черта, которая отмечает определение на шкале длины отрезка провода. Нижний, верхний и подвижные контакты провода подведены при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора 8, которая помещена в центральном корпусе. Вид лицевой панели измерительного блока представлена на рис. 2.

Переключатель П₁ - включение сети. Миллиамперметр mA, включенный в цепь исследуемого провода служит для измерения тока, а вольтметр V - для измерения напряжения на измеряемой длине провода.

Переключатель П₂ служит для выбора вида работы: отжатый клавиш обеспечивает соединение прибора с мостиком постоянного тока, нажатый - позволяет произвести измерение сопротивлений по техническому методу. Переключатель П₃ служит для выбора точности измерения тока (отжатый клавиш схема 1) и напряжения (нажатый клавиш схема 2). R₁ - потенциометр регулировки тока. К₁, К₂, К₃ - зажимы для подключения внешнего мостика постоянного тока.

Экспериментальная часть

Измерение сопротивления по техническому методу с точным измерением тока осуществляется по схеме 2 (рис. 3) - сопротивление провода переменной длины, регулируемой подвижным кронштейном 5, mA - миллиамперметр, V - вольтметр.

Р и с. 4

В этом случае вольтметр измеряет суммарное падение напряжение на и амперметре , т.е.

,

отсюда , (1)

при , _.

Таким образом, при определении по схеме 2 необходимо знать внутреннее сопротивление амперметра = 0,15 Ом.

Порядок выполнения работы

а). Измерение сопротивления с учетом сопротивления амперметра.

1. Установить кронштейн 5 на 2/3 длины провода.

2. Включить прибор в сеть.

3. Отжать переключатель , нажать переключатель .

4. При помощи потенциометра провести 5 таких измерений токов и напряжений, чтобы вольтметр показывал значения 0,3 В.

5. Результаты измерений записать в таблицу 1, рассчитывая по формуле (5.1).

Таблица 1

№
1
2
3
4
5

6. Определить среднее арифметическое значение , среднее арифметическое отклонение среднего значения и относительную ошибку измерения

Измерение сопротивления по техническому методу с точным измерением напряжения осуществляется по схеме 1 (рис. 5).

Р и с. 5

В этом случае амперметр измеряет суммарный ток через и вольтметр , т.к. вольтметр с сопротивлением и соединены параллельно. Показания амперметра и вольтметра в этом случае связаны соотношением

, (2)

т.е. для определения необходимо знать внутреннее сопротивление вольтметра ( = 2500 Ом). Из (5.2) следует, что

(3)

. (4)

Расчеты будем проводить, используя соотношение (4).

б). Измерение сопротивления с учетом сопротивления вольтметра.

1. Нажать переключатель П_3.

2. При помощи потенциометра провести 5 таких измерений токов и напряжений. Чтобы вольтметр показывал значения 0,5 В.

3. Результаты измерений записать в таблицу 2.

Погрешности измерений рассчитать как и в первом случае.

Таблица 2

№
1
2
3
4
5

в). Определение удельного сопротивление провода.

1. Используя результаты первых двух упражнений, определить среднее значение измеряемого сопротивления провода .

2. Определить длину провода по шкале на колонне.

3. Вычислить удельное сопротивление провода , используя формулу

,

где - сопротивление провода длиной ;

S – площадь сечения провода в мм².

Диаметр провода = 0,36 мм.

4. Определить рабочую погрешность измерения удельного сопротивления провода по формуле:

,

где - эталонная величина = 1,05 Оммм² / м

г) Определение удельного сопротивления провода графическим методом.

1. Измерить сопротивление провода при пяти других значениях его длины по первому способу и рассчитать по формуле (5.5) удельное сопротивление проводника.

.

Измерение длины достигается перемещением кронштейна 5 (рис.2).

2. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3

№
1
2
3
4
5

д). Постройте график зависимости сопротивления провода от его длины.

е). По графику определить удельное сопротивление провода, используя свойство уравнения прямой.

Действительно, , где ; .

С другой стороны, из графика видно, что

.

Отсюда

.

ж). Сравнить значение удельного сопротивления, полученное расчетным и графическим методами.

з). Оценка возможной погрешности определения R техническим методом (выполняется по указанию преподавателя).

1. Провести 5 измерений экспериментальной величины ( ).

Это напряжение, ток, длина и диаметр проводника.

2. Рассчитать среднее арифметическое значение

.

3. Определить случайные отклонения

,

где i = 1, 2, 3, 4, 5.

4. Рассчитать случайную погрешность измерения величины х:

Коэффициент при вероятности .

5. Определить приборную погрешность измерения экспериментальной величины

где k – класс точности прибора (для амперметра k = 0,5).

6. Найти погрешность округления

,

где p - доверительная вероятность,

h - цена деления шкалы прибора.

7. Рассчитать полную погрешность прямых измерений

.

8. Рассчитать относительную погрешность измерения

.

8. Рассчитать относительную погрешность косвенного измерения

,

где - относительная погрешность измерения тока,

- относительная погрешность измерения напряжения.

Данные занести в таблицу.

Таблица 4

№	U	I	l
1
2
3
4
5