05032013_3225 / РАБ.№1-2

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ»

Кафедра физики

Лаборатория электричества и магнетизма №2(114)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ РЕОХОРДНЫМ МОСТОМ Р-38

Отредактировано: доцентом Русских И.Т.

Ижевск 2013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ РЕОХОРДНЫМ МОСТОМ Р-38

Приборы и принадлежности: 1) мост Р-38, 2) измеряемые сопротивления, 3) набор соединительных проводов, 4) микрометр.

Каждый проводник оказывает электрическому току некоторое сопротивление. Величина зависит от рода материала и от геометрических размеров проводника. Если проводник имеет длину l и площадь поперечного сечения S, то при неизменной температуре сопротивление его, выраженное в Омах, может быть вычислено по формуле: (1),

где – удельное сопротивление. В системе СИ за удельное сопротивление принимается сопротивление проводника длиною 1м и площадью поперечного сечения 1 кв.м. Эта единица имеет название Ом-Метр и обозначается . В технике за удельное сопротивление принимается сопротивление проводника длиною в 1 м и площадью поперечного сечения в 1 кв. мм. Величина для различных материалов даётся в специальных таблицах.

Как видно из формулы 1, для подсчёта сопротивления данного проводника надо знать его длину и площадь поперечного сечения. Кроме того, если известен род материала, необходимо найти по таблицам удельное сопротивление. Геометрические размеры проводника не всегда удобно и можно измерить, поэтому такой путь нахождения сопротивления применяется редко.

Н

Рис. 1

аиболее удобный метод определения сопротивления основан на применении так называемого моста Уитстона. Теоретическая схема моста Уитстона представляет собой замкнутый четырехугольник, составленный из четырех сопротивлений R₁, R₂, R₃, R₄ (рис. l), соединённых меж собой парами п роводников. К одной паре противоположных вершин четырехугольника подключен гальванометр, а к другой – источник тока. При замыкании ключа S по ветвям ABC и АДС будет происходить падение потенциала и по гальванометру потечёт ток, т.к. в общем случае потенциал точки В не будет равен потенциалу точки Д. Но можно найти такое положение точек, что потенциал их будет равен, т.е. V_В = V_Д, тогда гальванометр тока не покажет. Это условие возможно при определённом соотношении между сопротивлениями моста. Действительно при равенстве потенциалов точек В и Д имеем:

(2)

Но разность потенциалов на участке цепи можно заменить произведением силы тока на сопротивление (закон Ома), а поэтому выражение (2) можно записать как:

(3)

т.к. сила тока

то, разделив выражения (3) почленно одно на другое и сократив на I, получим:

(4)

Это соотношение и пользуется для отыскания любого из четырех сопротивлений, если другие три сопротивления известны. Пусть, например, неизвестным является сопротивление R₁, обозначим через R_x, получим:

(5)

Если при этом взять сопротивление R₃ и R₄ в виде проволок из одного материала и одного сечения, то отношение можно заменить отношением их длин ,

поэтому (6)

Таким образом, для определения неизвестного сопротивления достаточно знать одно из сопротивлений и отношение длин двух других сопротивлений, включенных в схему моста. Если подобрать длину , то формула (6) примет вид:

(7)

т.о. измеряемое сопротивление равно R.

Для практических целей необходимо проводники уметь соединять последовательно и параллельно.

При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго, конец второго проводника – с началом третьего и т.д. Общее сопротивление при этом равно сумме сопротивлений проводников: (8)

При параллельном соединении начала всех проводников соединяются вместе, концы всех проводников тоже. При этом величина, обратная общему сопротивлению, равна сумме обратных сопротивлений всех проводников, соединенных параллельно: (9)

ОПИСАНИЕ ПРИБОРА

МОСТ Р-38

На принципе, описанном выше, основана работа реохордного моста P-38.

Основным назначением моста Р-38 является измерение величин сопротивлений электролитов на переменном токе и сопротивления твердых проводников на переменном и постоянном токе.

Мост позволяет измерять сопротивления в пределах от 0,3 до З0000 Ом. Вид моста Р-38 показан на рис.2:

1

3

5

6

7

8

Рис. 2

Внешний вид моста Р-38

В

2

4

правом верхнем углу моста на лицевой панели расположена шкала 1, по которой производится отсчет значений сопротивлений. Под шкалой находится ручка 2 установки равновесия моста (ползунок реохорда). В левом нижнем углу помещен гальванометр и переключатель 3 для грубой и точной установки равновесия моста. Ручка переключателя диапазонов измерения 4, индикаторная лампочка 5, переключатель рода работы 6 и предохранитель 7 расположены в левом верхнем углу. Зажимы для подключения измеряемого сопротивления 8 находятся с правой стороны.

ЦЕЛЬЮ настоящей работы является ознакомление с приборами и методами измерения сопротивлений проводников, а так же умения соединять проводники последовательно и параллельно.

УПРАЖНЕНИЕ 1

ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ МОСТОМ P-38

Для измерения сопротивления необходимо:

1. Подключить к клеммам 8 исследуемый проводник (см. рис. 2).

2. Переключатель 3 поставить в положение "КЗ" и включить шнур в сеть.

3. Переключатель "питание" перевести в положение "—".

4. Переключатель 3 перевести в положение "грубо", стрелка гальванометра при этом отклонится.

5. Ручками 2 и 4 уравновесить мост, т.е. привести стрелку гальванометра к нулю. Если стрелка отклонилась вправо (где на шкале стоит слово "больше"), то вращая ручку 2 против часовой стрелки привести стрелку к нулю. Если стрелка гальванометра отклонилась влево, то вращать ручку 2 нужно по часовой стрелке.

6. Перевести переключатель 3 в положение "точно" и осторожно ручкой 2 вернуть стрелку гальванометра к нулю. Отсчитать показания расхода по шкале 1. Истинное значение измеряемого сопротивления будет равно произведению величины, показанной расходом при равновесии моста, на множитель, установленный переключателем пределов 4. Результат записать в таблицу 1.

7. Измерить сопротивления остальных проводников. Результаты записать в таблицу 1.

8. Измерить диаметры проводников R₂, R₃, R₄.

9. Вычислить удельное сопротивление проводников по формуле:

10. По величине удельного сопротивления проводников определить материал, из которого они сделаны.

11. Результаты всех измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

Проводник	Сопротивление, Ом	Диаметр, м	Удельное сопротивление , 0м . м	Материал
R1 R2 R3 R4

УПРАЖНЕНИЕ 2

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ ПРОВОДНИКОВ

1. Соединить данные проводники последовательно (R₂, R₃, R₄).

1. Измерить сопротивление при последовательном соединении при помощи моста Р-38. Результаты записать в таблицу 2

3. Соединить данные проводники параллельно (R₂, R₃, R₄).

4. Измерить сопротивление при параллельном соединении мостом Р-38. Результаты записать в таблицу 2.

Таблица 2

№ опыта	При последовательном соединении		При параллельном соединении
	измеренное	вычисленное	измеренное	вычисленное
1 2 3 4

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Начертить схему моста Уитстона и выведите расчетную формулу.

2. От чего зависит сопротивление проводников при неизменной температуре? Что называется удельным сопротивлением?

3. Расскажите устройство магазина сопротивлений и реохорда.

6