Контрольні запитання

1. Що таке опір провідника? Чим зумовлений опір провідників?

2. Від чого залежить опір провідника?

3. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола .

4. Виведіть формули (ЕП 6. 2) і (ЕП 6. 3).

5. Коли при використанні першого і другого способів вимірювання опори резисторів можна визначати за формулою Rx=U/I ?

Література: [1, §8.1 – 8.5; § 3.1 – 3.4; 2, § 102 − 104 ]

Лабораторна робота ЕП 7

Вимірювання опорів за допомогою моста постійного струму

Мета й завдання роботи: оволодіти методом вимірювання опорів за допомогою моста Уїнстона.

Основні теоретичні відомості

Для виникнення струму у провіднику потрібно створити в ньому електричне поле з цією метою прикласти до його кінців різницю потенціалів Δφ = φ₁ - φ₂. Якщо різниця потенціалів постійна, то в провіднику буде проходити постійний електричний струм I, величина якого визначається за законом Ома для ділянки кола

I = ,

де R − опір провідника, R=ρ/S; ρ − питомий електричний опір матеріалу, з якого виготовлений провідник; − довжина провідника; S − площа поперечного перетину провідника.

Міст Уiнстона являє собою замкнений чотирикутник, складений з чотирьох резисторів (R₁,R₂,R₃,R_x), з’єднаних між собою послідовно (рис. ЕП 7.1). Точки АС під’єднують до джерела струму, а до точок В, Д під’єднуєть чутливий гальванометр

При довільному співвідношенні між опорами R₁,R₂,R₃ та R_x на ділянці ВД проходить струм, який фіксується гальванометром G.

Далі слід підібрати опори резисторів R₁ та R₂ такими, щоб струм на ділянці ВД був відсутній. За цієї умови потенціали точок В і Д будуть однаковими (φ_в = φ_д ).

Тоді за законом Ома

φ_В- φ_А= І₁ R_x;

φ_С – φ_В = І₁ R₃;

φ_Д- φ_А= І₂ R₁;

φ_С – φ_Д = І₂ R₂.

Враховуючи, що φ_В = φ_Д , одержуємо

І₁ R_x = І₂ R₁;

І₁ R₃ = І₂ R₂,

звідки

R_х = R_{3 .}

Для вимірювання опору за мостовою схемою в одне плече мосту вмикають відомий опір R₃ (магазин опорів), у друге − невідомий опір R_х, а третім та четвертим плечами мостової схеми є два резистори R₁ та R₂ у вигляді високоомного каліброваного однорідного дроту − реохорду. Гальванометр з реохордом з’єднаний за допомогою контактного повзунка, який може переміщуватися вздовж реохорда. Отже, резистори R₁ та R₂ є відрізками провідника реохорда, розташованими відповідно ліворуч та праворуч від повзунка. Тоді

R₁ =; R₂ = і R_x = R₃ .

Отже, вимірювання невідомих опорів за мостовою схемою полягає в збалансуванні мосту − знаходженні за допомогою повзунка реохорда такого положення, при якому відсутній струм через гальванометр.

Оскільки опір реохорда невеликий, описану мостову схему застосовують для вимірювання опорів до 1000 Ом.

Прилади та обладнання: джерело струму, гальванометр, магазин опорів, реохорд, резистори, опори яких вимірюються.

Порядок виконання роботи та опрацювання результатів

1. Скласти електричне коло за схемою (рис. ЕП 7.2), ввімкнути в одне плече невідомий опір R_{х 1}.

2. Встановити повзунок реохорда посередині.

3. Підібрати опір R₃ магазину опорів так, щоб струм в гальванометрі був мінімальний.

4. Добитися переміщенням повзунка відсутності струму в гальванометрі.

5. Занести результати вимірювань до таблиці.

6. Вимірювання повторити п’ять разів.

7. Ввімкнути в коло резистор Rх₂. Повторити дії, вказані у пп. 2−6.

8. З’єднати резистори Rх₁ і Rх₂ з’єднати послідовно і ввімкнути в коло. Повторити дії, вказані у пп. 2−6.

9. З’єднати резистори Rх₁ , Rх₂ паралельно і ввімкнути в коло. Повторити дії, вказані у пп. 2−6.

10. Розрахувати середні значення опорів R_х1 , R_х2 , R_{х пос} та R_хпар .

11. Статистичну опрацювати результати вимірювання опорів як для прямих вимірювань.

12. Перевірити формули R_пос = Rх₁ + Rх₂ та .

Вимірюваний опір	R3	l1	l2	Rх	Rхср	Rтеор	Δ Rх		Rxcp±ΔRx
Rх1
Rх2
Rпар.
Rпос.