Измерение сопротивления мостовым методом. Методические указания к лабораторной работе № 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Кафедра общей физики

Ф.А. КАЗАЧКОВА, В.Г. КАЗАЧКОВ

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

МОСТОВЫМ МЕТОДОМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в качестве методических указаний для студентов.

Оренбург 2005

1

УДК 621.317.733.011.2(075.8) ББК 31.264.7я73

К 14

Рецензент:

кандидат физико-математических наук, профессор Влацкий Ф.Д.

Казачкова Ф.А., Казачков В.Г.

К14 Измерение сопротивления мостовым методом [Текст]; методические

указания к лабораторной работе №2/Ф.А.Казачкова., В.Г.Казачков - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. – 6 с.

Методические указания предназначены для студентов дневного, вечернего и заочного отделений всех специальностей для выполнения лабораторной работы № 2 ″ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ МЕТОДОМ ″.

ББК 31.264.7я73

Казачкова Ф.А.,Казачков В.Г., 2005ГОУ ОГУ, 2005

2

1 Лабораторная работа № 2. Измерение сопротивления мостовым методом

Цель работы:

1Рассмотреть метод измерения сопротивления при помощи мостовой схемы.

2Экспериментально определить этим методом удельное сопротивление проводника и зависимость сопротивления однородного металлического проводника от его длины.

Введение

В соответствии с экспериментальным законом Ома для однородного участка цепи

I = R1 U ,

коэффициент пропорциональности между током и напряжением R1 называется

проводимостью проводника, единица проводимости – сименс (См), а R называется сопротивлением проводника и измеряется в омах (Ом).

Величина сопротивления однородного цилиндрического проводника

R = ρ Sl

зависит от длины, площади поперечного сечения проводника и от его физико– химических свойств, учитываемых величиной удельного сопротивления материала проводника ρ, измеряемого в

единицах [Ом · м].

Измерение сопротивления мостовым методом.

Схема моста постоянного тока представлена на рисунке 1, ее часто сокращенно называют мостом Уитстона. Эта схема состоит из четырех сопротивлений RA , RB , R и RX , называемых плечами моста, соединенных как показано на рисунке 1 в виде четырехугольника. В одну из диагоналей этой схемы (АС) включен источник постоянного тока, в другую (ВD) – чувствительный

3

гальванометр G. При произвольном соотношении между сопротивлениями в мостовой схеме через гальванометр G будет идти ток. Однако, можно подобрать величины сопротивлений схемы таким образом, чтобы ток через гальванометр стал равным нулю. Весь процесс измерений при помощи этой схемы связан с требованием равенства нулю силы тока через гальванометр. Когда ток через гальванометр равен нулю, то говорят, что мост уравновешен. Обозначим через IA , токи, идущие через соответствующие сопротивления

RA , RB , RX , R . Отсутствие тока через гальванометр означает равенство потенциалов точек В и D схемы (рисунок 1). Это приведет к тому, что через сопротивле-

Равенства (1) и (2) выражают первое следствие равновесия моста. Равенство потенциалов точек В и D схемы приводит к тому, что разность

потенциалов точек В и А и точек D и А становится одинаковой. Поэтому напряжение на участке АВ равно напряжению на участке АD, аналогично напряжение на участке ВС равно напряжению на участке СD. Запишем это пользуясь законом Ома:

IARA = IX RX

(3)

IB RB = IR R

Равенства (3) можно назвать вторым следствием равновесия моста. Разделив равенства (3) почленно, и учтя (1) и (2) получим:

RA = RX ,

RB R

отсюда находим неизвестное сопротивление

4

Описание установки

Для выполнения работы используется мост постоянного тока МО-61, микроамперметр (или нуль-гальванометр) и проволочный образец с ползунком (реохорд) от установки FPM-01, описанный в вводной работе.

Схема соединения элементов показана на рисунке 2. На рисунке 2 RA и RB обозначают сопротивления моста, которые при проведении измерений ос-

сопротивление моста МО-61, подбираемое с помощью вращения круглых рукояток моста, имеющихся на его верхней панели.

В данной работе схема установки дается в собранном виде. Клеммы Т1,Т2 , П1, П2 на мосте МО-61 показывают места соединения элементов этого моста с реохордом. Все измерения выполняются на отрезке провода, натянутого между верхним и нижним зажимами установки FPM-01.

В работе необходимо измерить зависимость сопротивления провода от его длины. Длина измеряемого участка отсчитывается от нижнего зажима до метки на ползунке реохорда.

5

Порядок выполнения работы

1 Подключите мост к сети 220 В и включите тумблер “сеть”. 2 Нажмите кнопку М4 моста МО-61.

3Уравновесьте мост, т.е. установите на “0” стрелку микроамперметра, для чего:

а) на установке FPM-01 поместите ползунок на длине 15 см и на лицевой панели FPM-01 кнопку “мост” поставьте в отжатое положение;

б) поверните ручку “чувствительность” на панели моста МО-61 в положение “2”, при этом стрелка микроамперметра должна отклониться от нуля.

Вращением рукояток регулировки сопротивлений R установите стрелку микроамперметра на нуль.

Повторите указанные действия для остальных положений ручки “чувствительность” моста.

4Для измерения сопротивления провода установленной длины поворотом рукояток сопротивления R моста подберите такое их положение, при котором стрелка микроамперметра устанавливается на нуль. Величину R занесите в таблицу 1.

5Изменяя длину измеряемого участка провода , занесите в таблицу 1 соответствующие значения R моста.

6Для каждого значения длины проводника рассчитайте сопротивление RX по формуле:

RX = R RA .

RB

7Постройте график зависимости RX от l.

8Из графика определим величину удельного сопротивления проводника, считая поперечное сечение провода постоянным и равным S = 7,55 10−8 м2 .

Таблица 1

6

Контрольные вопросы

1От чего зависит сопротивление проводника?

2Что называют проводимостью и удельным сопротивлением? В каких единицах они измеряются?

3Поясните суть измерения сопротивления при помощи мостовой схемы.

7

Список использованных источников:

1Савельев И.В. Курс общей физики [Текст]: учебное пособие. – в 3т. т2 Электричество.– М.: Наука, 1970. – 431 с.

2Трофимова Т.И. Курс физики [Текст]: учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1990. – 478 с.

8