Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Зерттеу Университеті

Жоғары технологиялар және инженерия институты

Жалпы және теориялық физика кафедрасы

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № Ч 11

Уитстон көпірі арқылы өткізгіштің кедергісін анықтау

Алматы 2017

Зертханалық жұмыс № ч 11 уитстон көпірі көмегімен өткізгіштің кедергісін анықтау

Жұмыстың мақсаты:

1) өткізгіштің кедергісін анықтау.

2) есептеу және өлшеу нәтежиелерін салыстыру арқылы өткізгіштерді тізбектей және параллель жалғау өрнегінің дұрыстығын тексеру

Қажетті құрал-жабдықтар: «Уитстон көпірі арқылы өткізгіштің кедергісін анықтау» ЭиМ-М-Л3 моноблогы, кедергілер магазиндері, кедергілері белгісіз резисторлар

1. Теориялық кіріспе

Металл өткізгіштерде кедергінің пайда болу себебі еркін электрондар мен металл иондарының соқтығысуына негізделген. Эксперименттік зерттеулерге сәйкес өткізгіш кедергісі оның l ұзындығына тура пропорционал, көлденең қимасының S ауданына кері пропорционал:

, (1)

мұндағы  – өткізгіштің қандай материалдан жасалғанын сипаттайтын пропорционалдық коэффициент, яғни меншікті кедергі деп аталады. Тоқ күші өткізгіштің ұштарындағы кернеуге сызықты байланысты. Бұл тұжырым біртекті тізбек бөлігі үшін Ом заңы негізінде жатыр:

. (2)

Өткішгіштерді тізбектей жалғау кезіндегі жалпы кедергі келесі өрнекпен анықталады:

. (3)

Өткізгіштерді параллель жалғағанда жалпы кедергі келесі өрнекпен анықталады:

. (4)

Жұмыста өткізгіштің кедергісін өлшеудің үш әдісі келтірілген:

1.Техникалық әдіс – өлшенген ток пен кернеу мәндері бойынша (1-сурет).

R кедергі арқылы I ток өлшенеді және қорытқы кернеу:

U=U_R + U_A = IR+IR_A .

Егер амперметр кедергісі R_A белгілі болса, онда белгісіз R кедергіні былай есептеуге болады:

(5)

1-сурет. Электрлік сұлба.

1–тұрақты кернеудің реттелетін көзі; 2-вольтметр;

3–амперметр; 4-белгісіз R кедергі

2. Омметрді қолдану әдісі. Егер өлшеудің жоғары дәлдігі қажет етілмесе омметрді қолдану қарапайым әдісін пайдаланамыз.

3. Уитстон көпірі арқылы жүргізілетін әдіс.

Көпір сұлбасы 2-суретте келтірілген.

2-сурет. Уитстон көпірінің электрлік сұлбасы

1– R_M кедергісімен кедергілер магазині; 2-өлшенетін R кедергі;

3–амперметр; 4,5- R₁, R₂ кедергілері белгілі резисторлар; 6- R₀ ток шектеуші; 7- тұрақты кернеу көзі.

R_M кедергісінің мәндерін қарастыра отырып, а және б нүктелерінің потенциалдар теңдігін аламыз. Амперметр арқылы өтетін ток I_а нөлге айналады. Сондықтан көпір үшін тепе-теңдік күйде былай жазуымызға болады:

I_MR_M=I₁R₁ ; IR=I₂R₂ ; I_М=I ; I₁=I₂.

Осы қатынастарды қолдана отырып, есептеу өрнегін төмендегідей аламыз:

(6)

Көпір арқылы өтетін токты шектеу үшін R₀ шектеуші кедергі қолданылады.