- •Физический практикум
- •Лабораторная работа №30 Электроизмерительные приборы Введение
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №31 Исследование электростатического поля
- •Теоретическое введение
- •Описание установки и метода измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое введение
- •Лабораторная установка и метод измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №32 Определение сопротивлений методом мостика Уитстона
- •Меры безопасности
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №33 Измерение электродвижущей силы источника тока
- •Теоретическое введение
- •Описание установки и метода измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 34 Измерение диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков с помощью баллистического гальванометра
- •Теоретическое введение
- •Поляризация диэлектриков
- •Лабораторная установка и метод измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Контрольные вопросы
Описать характеристики электростатического поля.
Как связаны между собой напряженность и потенциал электростатического поля?
Какие поверхности называются эквипотенциальными?
Докажите, что силовые линии перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.
Расскажите, как построить семейство силовых линий.
Лабораторная работа №32 Определение сопротивлений методом мостика Уитстона
Цель работы: Освоить один из методов измерения сопротивления моста. Определить сопротивления двух проводников, а затем их общее сопротивление при последовательном и параллельном соединениях.
Оборудование: Стационарная установка с проводником неизвестного сопротивления. Мост постоянного тока.
Теоретическое введение
Мостик Уотстона предназначен для измерения сопротивлений. Он представляет собой электрическую цепь, состоящую из реохорда АВ и двух сопротивлений известного R и неизвестного Rx (рисунок 1).
Реохорд представляет собой укрепленную на линейке калиброванную проволоку, вдоль которой может перемещаться скользящий контакт D.
П
ри
замыкании ключаSA
гальванометр покажет наличие тока на
участке СD;
однако, можно найти такое положение
контакта D,
при котором потенциалы точек С и D
будут равным
.
Тогда ток через гальванометр не пойдет
Рисунок 1
(Iд=0). Такое положение называется равновесием моста.
Выведем условие равновесия моста. При Iд=0 в точках С и D не будет происходить разветвление токов, следовательно, будут выполняться условия:
Ix=I (1)
I1=I2 (2)
C
другой стороны, т.к. потенциалы точек
С и D
равны, то разность потенциалов между
точками А и С
и А иD
будет одинаковыми; аналогично и для
точек С и В
.
Эти участки цепи не содержат ЭДС, т.е.
являются однородными, а, следовательно,
на этих участках разность потенциалов
совпадает с напряжением. Поэтому можно
записать следующие уравнения:
или
(3)
или
(4)
Разделив уравнения (3) на (4) и используя равенства (1) и (2), получим
;
;
,
(5)
где R1 и R2 – сопротивления плеч реохорда.
Кроме
того, проволока реохорда однородна по
материалу и сечению, поэтому, учитывая
зависимость
и
,
можно заменить отношение сопротивлений
отношением длин
.
Тогда формула (5) переписывается в виде
(6)
Это и будет расчетная формула в работе.
Лабораторная установка и метод измерений
В качестве неизвестного сопротивления в работе используется натянутый провод в стационарной установке (рисунок 1) с клеммами-выводами «а», «в», «с». В этой установке 1 – основание прибора; 2,3 – колонна со шпалой; 4 – неподвижный кронштейн; 5- подвижный кронштейн; 6 – проводник; Rx1, Rx2 – неизвестные сопротивления.

Рисунок 2
Подвижный кронштейн делит провод на два сопротивления, величины которых необходимо определить. Включение клемм показано на рисунках 3 и 4: к клеммам «ав» подключается первое сопротивление, «вс» - второе сопротивление, при последовательном соединении сопротивлений клеммы «ас», а при параллельном - клеммы «ас»/»в».

Рисунок 3 Рисунок 4
п
редставлено
в мосте пяти-декадным магазином
сопротивления,
используемого в качестве плеча сравнения.
R1,
R2
– плечи
отношения моста, соотношения которых
может меняться шестым декадным
Рисунок 5
переключателем
“№” (рисунок
6). На этом переключателе установлено
одиннадцать резисторов, которые соединены
последовательно и образуют «плечи
отношения» моста. Мы будем работать на
трех положениях: 1; 1:4; 10. расположение
зажимов и переключателей управления
моста показано на рисунке 6. Неизвестное
сопротивление моста достигается при
равенстве отношений сопротивлений
,
откуда
.
При равновесии стрелка гальванометра PG – устанавливается на нуль.
