Лабораторна робота № 2–10

Лабораторна робота № 2–10

ВИМІРЮВАННЯ ОПОРІВ МІСТКОВИМИ СХЕМАМИ

Мета роботи: вивчення методики вимірів опорів містковими схемами сталого струму.

Обладнання: дротовий реохорд, магазин опорів, джерело струму, нуль-гальванометр.

Теоретичні відомості

Місткові схеми – це класичний спосіб вимірювання опорів провідників, який забезпечує високу точність та зручність простими засобами. Принципова схема вимірювального містку сталого струму для вимірювання невідомого опору , який має назву містка Уітстона, зображена на рис. 1. Місток складається з чотирьох резистивних елементів (,,,), нуль-гальванометру та джерела живлення () з перемикачем ().

Резистивні елементи та конструктивно виконані як єдине ціле: дротяний опір, по якому може ковзати двигунець , розділяючи дріт на два плеча (на два опори та пропорційні довжинам плеч). Нуль-гальванометр підключений через діагональ містку та баластний потенціометр.

Сутність способу полягає в тому, що невідомий шуканий опір можна порівняти з опором прецизійного (відомого з високою точністю ) резистора . Для цього необхідно збалансувати місток: встановити повзунок реохорда в таке положення, при якому струм в нуль-гальванометрі відсутній, тобто дорівнює нулеві. Відомо [1], що в такому випадку чотири опори перебувають у співвідношенні:

, (1)

Співвідношення (1), умова збалансованості містку, виводиться за допомогою застосування правил Кірхгофа до схеми рис. 1. З цієї умови для шуканого опору отримуємо вираз :

. (2)

або:

, (3)

де довжини плеч , дротяного резистору з рис. 1 відповідно.

Опис експериментальної установки

Схема лабораторної установки для вимірювання опорів містком Уітстона показна на рис.1, де - магазин резисторів, – резистор невідомого опору (або з’єднання резисторів невідомих опорів).

Проведення експерименту

1. Скласти електричну схему, як на рис. 1 так аби в схему був підключений резистор .

2. Вивести повзунок дротяного резистору приблизно на середину, встановити на виході джерела живлення мінімальну напругу і замкнути електричний ключ.

3. Змінюючи опір магазину опорів досягти в нуль-гальванометрі мінімально можливого струму. Записати підібране значення опору у таблицю 1.

4. Провести точне балансування містку (досягти нульового струму в гальванометрі) пересуваючи повзунок . Збалансувавши місток, виміряти по лінійці та записати в таблицю 1 значення довжин , .

5. Повторити пункти 3 – 6 декілька разів при різних значеннях початкового положення повзунка реохорда. Дані записати в таблицю 1.

6. Підключити в схему резистор і повторити вимірювання за пунктами 3 – 6. Дані записати в таблицю 2.

7. Скласти схему за рис. 1 так аби в схему були підключені послідовно з’єднані резистори і . Провести вимірювання за пунктами 3 – 6. Дані записати в таблицю 3.

8. Скласти схему за рис. 1 так аби в схему були підключені паралельно з’єднані резистори і . Провести вимірювання за пунктами 3 – 6. Дані записати в таблицю 4.

Таблиця № 1

№	,Ом	,см	,см	,Ом	,Ом	,Ом

Таблиця № 2

№	,Ом	,см	,см	,Ом	,Ом	,Ом

Таблиця № 3

№	,Ом	,см	,см	,Ом	,Ом	,Ом

Таблиця № 4

№	,Ом	,см	,см	,Ом	,Ом	,Ом

Обробка результатів

1. Обчислити опори за формулою (3).

2. Оцінити похибки: абсолютну та відносну.

3. Результати розрахунків занести в таблиці № 1 - № 4.

4. За даними розрахунків зробити висновки.

Контрольні питання

1. Сформулюйте закон Ома (інтегральну та диференційну форми) для однорідної ділянки провідника.

2. Сформулювати закон Ома для неоднорідної ділянки провідника.

3. Сформулювати правила Кірхгшофа та показати їх застосування до схеми рис.1.

4. Розкрити механізми виникнення опору в металевих провідниках.

Література

1. Уродов В.И., Стрижнев В.С. Практикум по физике.– Минск: Высш.Школа, 1973. – С.131-133, С.134-139.

2. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Загальна фізика: у 3-х кн. Кн. 2. Електрика і магнетизм. – К.: Вища шк., 1995. – C. 102-103.

3. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1985. – С.115-117.

4. Зисман Г.А., Тодос О.М. Курс Общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 1974. – С. 102-104.

5. Д.В.Сивухин. Общий курс физики, т.3. – М.: Наука, 1989.

6. Фізичний практикум, ч.1.: Посібник (В.П.Дущенко, В.М.Барановський та інші). – К.: Вища школа, 1981.

стор. 3 з 3