IV. Порядок выполнения работы.

Упражнение 1. Измерение сопротивления нити лампы накаливания в холодном состоянии.

1. Подключить мультиметр Victor VС97 к лампе: красный провод в гнездо V Ω mA, черный провод в гнездо COM. Вторые концы проводов подключить к лампе.

2. Включить мультиметр, выбрать режим измерения сопротивления (Ω – Ом). Предел измерения будет установлен прибором автоматически.

R₀ = _______________

У

Рисунок 3 - Измерительная схема

пражнение 2. Измерение сопротивления нити лампы накаливания в горячем состоянии методом амперметра и вольтметра.

1. Собрать электрическую схему, изображенную на рис.3. Данная схема представляет собой простейший регулятор тока на биполярном транзисторе VT1. По принципу работы данная схема подобна водопроводному крану. При крайнем правом положении движка потенциометра напряжение между базой и эмиттером VT1 равно нулю и ток по данной цепи не течет, транзистор («кран с зарядами») полностью закрыт. При перемещении движка потенциометра влево по рис. 3 в цепи база-эмиттер VT1 начинает протекать малый ток, который приоткрывает транзистор, т.е. уменьшает динамическое сопротивление перехода коллектор-эмиттер VT1. В результате через лампу начинает протекать ток, равный сумме токов коллектора и базы (при этом ток коллектора значительно больше тока базы). При крайнем левом по рис.3 положении движка потенциометра транзистор («кран с зарядами») открыт полностью, и ток в цепи определяется, главным образом, напряжением источника и сопротивлением лампы.

При сборке схемы следует использовать транзистор, размещенный в модуле 2, а переменный резистор – в модуле 3 (см. рис.1). В качестве амперметра использовать мультиметр Victor VC97, который включить в режим измерения малых токов (mA), провода подключать к разъемам mA и COM. В качестве вольтметра использовать мультиметр M830B в режиме измерения постоянных напряжений с пределом 20 В (VDC 20 V), провода подключать к гнездам V Ω mA и COM.

2. Собранную схему показать преподавателю или лаборанту и только после проверки включить.

3. Установить напряжение на лампе 1 В, измерить напряжение и ток, записать результаты в таблицу 1. Здесь и далее в каждом опыте измерения проводятся один раз, а при оценке погрешностей учитываются только «приборные» составляющие.

4. Повторять измерения, увеличивая каждый раз напряжение на 0,5 В; результаты записывать в таблицу 1.

Таблица 1

№ опыта	U, В	ΔU, В	I, мА	ΔI, мА
1
2
...

5. По завершению измерений установку выключить, схему разобрать.

V. Обработка результатов измерений.

Упражнение 1.

Определить погрешность измерения сопротивления ΔR₀ и записать окончательный результат с учетом округления в виде:

R₀ = (R₀ ± ΔR₀) Ом, t₀ = ______ °C.

Упражнение 2.

Расчеты осуществляются для каждого опыта.

1. Определить погрешности напряжения и тока, записать их в таблицу 1

2. Определить сопротивление лампы, записать результаты в таблицу 2.

Таблица 2.

№ опыта	R, Ом	ΔR, Ом	t, °C
1
2
...

3. Определить относительную погрешность сопротивления:

.

Затем определить абсолютную погрешность сопротивления: ΔR = ε_R·R. Значения ΔR записывать в таблицу 2.

4. Определить температуру нити по формуле:

.

Температурный коэффициент сопротивления для вольфрама α = 4,5·10^-3 (1/°C). Результаты записывать в таблицу 2.

5

Рисунок 4 - Образец графика

.Построить график зависимости сопротивления от температуры, при этом в каждой точке отметить доверительный интервал для сопротивления. Образец графика представлен на рис. 4.

6. Сделать вывод о характере зависимости сопротивления нити накала от температуры.

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение проводникам первого и второго рода.

2. Объясните зависимость сопротивления от температуры для проводников 1-го и 2-го рода (с выводом).

3. Объясните принцип измерения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра.

4. Выведите точную формулу для расчета R с учётом внутренних сопротивлений амперметра и вольтметра.

5. Почему при изменении силы тока изменяется сопротивление нити лампы накаливания?

6. Как схема включения амперметра и вольтметра влияет на погрешность измерения (рис.5)? Какая схема включения более пригодна для измерения больших сопротивлений, а какая для измерения малых?

7. Вычислить погрешность измерения сопротивления с помощью этих схем для следующих значений сопротивлений: R_л = 1 кОм, R_л' = 10 Ом, R_V = 5 кОм, R_A = 2 Ом.

Рисунок 5 - Схемы измерения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра