Описание экспериментальной установки

1. ПРМ-01 (ПНР) предназначен для определения сопротивления резистивного провода из хромникелевого (Cr-Ni) сплава по техническому методу, т.е. с точным измерением тока или напряжения.

Основание оснащено регулируемыми ножками, которые позволяют произвести выравнивание положения прибора. К основанию прикреплена колонка с нанесенной метрической шкалой. На колонке вмонтированы два неподвижных кронштейна и один подвижный кронштейн, который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любом положении. Между верхним и нижним кронштейном натянут резистивный провод, прикрепленный к кубикам при помощи винтов. Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается хорошее соединение с резистивным проводом. На подвижном кронштейне нанесена черта, которая облегчает определение на шкале длины отрезка измеряемого провода. Нижний, верхний и центральный подвижный контакты резистивного провода подведены при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора, помещенной в центральном корпусе и при помощи винтов прикрепленной к основанию. Вид лицевой панели измерительного блока представлен на рис. 3.

Нажатие клавиши сети W₃ вызывает включение напряжения питания. При этом на лицевой панели должна загореться неоновая лампочка. Переключатель W₁ вида работы должен находиться в нажатом положении. Точные измерения тока (схема на рис.1) производятся при отжатом положении переключателя W₂. Точные измерения напряжения (схема на рис. 2) производятся при нажатом положении переключателя W₂.

Технические параметры прибора

Полная рабочая длина резистивного провода: .

Диаметр резистивного провода: .

Активное сопротивление резистивного

провода на полной длине: .

Точность определения длины резистивного

провода, не меньше: .

Удельное сопротивление резистивного провода:

Погрешность измерения удельного сопротивления

резистивного провода, не более:

Внутреннее сопротивление миллиамперметра:

Внутреннее сопротивление вольтметра:

Порядок выполнения работы

1. Передвиньте подвижный кронштейн на 0,8-0,9 длины резистивного провода по отношению к основанию (в положение на отметке 40-48 см шкалы на колонне).

2. Включите прибор. Переключатель W₂ поставьте в положение точного измерения тока (рис. 1) – отжатое положение. При помощи регулятора тока установите такое значение тока, чтобы стрелка вольтметра находилась в последней четверти шкалы.

3. Передвиньте подвижный кронштейн к началу шкалы на колонне и, передвигая его от 1 до 5 см через 1 см, далее через 2 см до конца шкалы, снимите показания амперметра и вольтметра. Данные занесите в таблицу 4.1.

4. Поставьте переключатель W₂ в положение точного измерения напряжения (рис. 2) и произведите измерения в соответствии с пунктом 3. 5. По формуле

(9)

определите удельное сопротивление провода для всех длин по результатам измерений, произведенным согласно пунктам 4.3 и 4.4. Постройте графики зависимости .

Проанализируйте полученные результаты.

В действительности удельное сопротивление не должно зависеть от длины провода, а полученный неправильный результат является следствием, как влияния сопротивления подводящих проводов, так и сопротивления амперметра при работе по схеме на рис. 1.

6. Чтобы найти поправку, исключающую влияния на полученное значение удельного сопротивления подводящих проводов и амперметра, постройте (желательно, используя метод наименьших квадратов) зависимость показания вольтметра от длины резистивного провода:.

Из графиков определите и– поправки на падение напряжения на подводящих проводах (и на амперметре при работе по схеме на рис.1). Они определяются как значениясоответствующие точке пересечения прямых зависимостии оси ординат при.

7. Для всех произведенных в пунктах 4.3 и 4.4 измерений определите истинные значения удельных сопротивлений по формулам:

(при работе по схеме на рис. 1) (10)

( при работе по схеме на рис. 2 ) (11)

8. По результатам расчетов по этим формулам постройте графики зависимости , проанализируйте результаты расчета измерений. Объясните, почему разброс экспериментальных точек увеличивается с уменьшением значений .

9. Для интервала значений рассчитайте среднее значение удельного сопротивления и его доверительный интервал. Сравните последнюю величину со значением , определяемым из формулы:

(12)

где ;;и определяются исходя из класса точности приборов; - значение показания вольтметра при .

10. По найденному значению удельного сопротивления резистивного провода определите его сопротивление для полной длины . По значениям и определите сопротивления подводящих проводов и, включая и сопротивление амперметра при работе по схеме на рис. 1. Сравните эти величины с сопротивлением резистивного провода.

11. Сделайте общие выводы по результатам выполненной работы. В приложение приведена программа для обработки результатов лабораторной работы на ЭВМ (Lab 1). Все вводимые в память ЭВМ данные необходимо обязательно перевести в СИ.

Рис. 1. Измерительная схема для определения больших электрических сопротивлений методом амперметра и вольтметра.

Рис. 2. Измерительная схема для определения малых электрических сопротивлений методом амперметра и вольтметра.

Рис. 3. Вид лицевой панели измерительного блока.

Заранее запишите в тетрадь следующие постоянные величины: диаметр провода; погрешность его измерения; погрешность измерения длины провода; класс точности амперметра; предел его измерения; сопротивление вольтметра; класс точности вольтметра; предел его измерения; коэффициент Стьюдента.

Обозначения выводимых результатов:

Roreal cp –среднее значение истинного удельного сопротивления;

dro- доворительный интервал определения р_ист;

eps- относительная погрешность измерения;

dl-ошибка определения косвенным методом (по формуле 12);

r- сопротивление резистивного провода длиной м;

rp-сопротивление подводящих проводов, включая сопротивление амперметра в случая работы по схеме на рис.1.

Таблица 4.1

l, 10-2 м

, B

, mA

, 10-6 Ом  м

, 10-6 Ом  м