Порядок выполнения работы

Для

выполнения

работы

используется

заводская

установка.

Объектом исследования является однородная металлическая проволока.

Своей полной длиной она подключена к источнику тока. Схемы

подключения приборов можно менять с помощью соответствующих

кнопок переключения.

1. Измерить в нескольких сечениях проводника его диаметр, найти

среднее значение и погрешность определения.

2. Произвести измерения тока и напряжений по схемам 1 и 2 при

трех значениях длины: l1 lmax и l2,3 l1l . Величинуl следует брать

в пределах 3 — 5 см, а l1 (с учетом дальнейшей плюсовки к нейl ) как

можно ближе к lmax . В этом случае приборные погрешности будут близки

друг к другу и наименьшими.

3. Для схем 1 и 2 по соотношениям (1.5) и (1.6) соответственно

рассчитайте при каждом l1 , l2 , l3 сопротивления R1 , R2 , R3 .

4. По значениям R1 , R2 , R3 при длинах l1 , l2 , l3 по формуле (1.3)

определите значения удельного сопротивления1 ,2 , 3 . Дальнейшую

обработку данных ведите по стандартной методике оценки случайной

погрешности, рассматривая1 ,2 , 3 как результаты прямых измерений.

Результаты вычислений для 1 и 2 схем занести в отдельную таблицу.

5. По полученному результату с помощью таблицы удельных

сопротивлений определить, из какого материала изготовлен проводник.

7

	l, м	, Омм	2 	S	tp,n	, Омм	, Омм
1
2
3
Ср.

Контрольные вопросы

1. Как выяснить, из какого материала выполнен проводник,

использованный в установке?

2. Почему внутреннее сопротивление вольтметра делают большим, а

амперметра малым?

3. Как зависит удельное сопротивление металлов и их сплавов от

температуры?

4. Чем обусловлено с классической точки зрения сопротивление

металлов?

5. В чем состоит явление сверхпроводимости?

8

Лабораторная работа № 2.2

ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ И ПРОВЕРКА

ЗАКОНОВ

ИХ СОЕДИНЕНИЯ МОСТОВЫМ МЕТОДОМ

Цель работы: ознакомиться с мостовым методом измерения

электроемкости.

Теоретические сведения

Мостовые схемы широко используются в практике электрических

измерений благодаря их простоте, достаточной универсальности и

высокой степени точности. Разработано несколько мостовых схем для

измерений как в цепях постоянного, так и в цепях квазистационарного

тока. Однако все они основаны на сравнении сопротивления исследуемого

элемента цепи с соответствующим эталонным сопротивлением хорошего

класса точности. Это могут быть активные сопротивления R или

реактивные — емкостное xс или индуктивное xL. Возможность определения

мостовым методом других величин возникает благодаря связи этих

величин с соответствующим сопротивлением.

В основе теоретического описания любой мостовой схемы на

стационарном или квазистационарном токе лежит применение правил

Кирхгофа к расчету сложных многоконтурных цепей. В качестве примера

остановимся

на

описании

простейшего

моста

Уитстона.

Его

принципиальная схема представлена на рисунке 2.1. В ней ИН — это

индикатор (гальванометр, осциллограф). По первому правилу Кирхгофа

для узлов А, В и D имеем:

I I › I 1 0,

I › I u I э 0,

(2.1)

I 1 I u I 2 0.

Узел С аналогичен узлу А.

По второму правилу Кирхгофа для контуров АВСNMА, АВDА и

ВСDВ при положительном направлении их обхода по часовой стрелке

имеем

9

I x R x I э R э Ir ,

I x R x I u Ru I 1 R1 0,

(2.2)

I э R э I 2 R2 I u Ru 0.

Система из шести уравнений (2.1) и (2.2) значительно упрощается

для состояния уравновешенного моста, т. е. состояния, при котором ток

через диагональ моста не течет I u 0. Этого состояния достигают

подбором R1 и R2 так, чтобы разность потенциалов между точками В и Д

была равна нулю. Тогда получим

I x I э ,

I1 I 2 ,

I x Rx I1R1 ,

I э Rэ I 2 R2 .

Из этой системы уравнений для уравновешенного моста имеем

(2.3)

Rx Rэ

R1

R2

.

(2.4)

Рис. 2.1. Схема моста Уитстона

10

Целью данной работы является измерение мостовым методом

емкостей конденсаторов. Реализовать эту задачу на мостовой схеме

стационарного тока невозможно, т. к. активное сопротивление идеального

конденсатора (с нулевым током утечки) независимо от емкости равно

бесконечности, а реального конденсатора зависит не от емкости, а от

проводимости диэлектрика между обкладками конденсатора. Поэтому

задача решается переходом к мостовой схеме на переменном токе, где

вместо резисторов Rx и Rэ

включаются конденсаторы, емкостные

сопротивления хс которых соотносятся как

xcx

xcэ

R

R2

(2.5)

Благодаря связи емкостного сопротивления с емкостью x c

будем иметь

1

 C

C x Cэ

R2

R1

.

(2.6)