2.3. Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки приведена на рис.2.

Рис 4

От источника постоянного тока ε через ключ К идут провода к точкам А и В. Эти точки соединяются однородной тонкой проволокой, натянутой на линейку с делениями (реохорд). Параллельно реохорду к точкам А и В присоединяются неизвестное сопротивление R_X (резистор) и магазин сопротивлений М с введенным в нем определенным сопротивлением R. От точки С идет проводник через гальванометр G к подвижному контакту D, который можно перемещать вдоль реохорда. Движок D делит тонкую проволоку на две части. Одна часть длиной l₁ соответствует сопротивлению R₁, другая длиной l₂ соответствует сопротивлению R₂ в схеме моста (рис.3). Перемещая движок D по проволоке, т.е. меняя длины l₁ и l₂, можно изменять сопротивления R₁ и R₂.

Так как в соответствии с формулой (2) , а , то из условия баланса моста Уитстона (14) величина неизвестного сопротивления определяется по формуле:

(15)

Таким образом, для измерения R_X необходимо подобрать такие значения R, l₁ и l₂, чтобы в цепи амперметра отсутствовал ток.

В состав установки входят источник питания, мультиметр, набор резисторов, часть из которых с закодированными значениями сопротивлений, а часть – с известными значениями сопротивлений; доска с металлической нитью и измерительной линейкой (реохорд).

2.4. Порядок выполнения работы

Лабораторную работу необходимо выполнять, строго соблюдая правила техники безопасности, установленные в лаборатории электричества и магнетизма.

1. Собрать схему моста Уитстона (рис.4), не включая источник питания.

2. После проверки рабочей схемы преподавателем провести измерения сопротивления трех резисторов.

При этом при измерении R_X1 установить в магазине сопротивлений М сопротивление R = 330 Ом; при измерении R_X2 – сопротивление R = 150 Ом; при измерении R_X3 – сопротивление R = 680 Ом.

3. Включить источник питания в сеть.

4. Перемещая движок Д по реохорду моста добиться отсутствия тока в цепи цифрового мультиметра. Соответствующие значения длин плеч реохорда l₁ и l₂ занести в таблицу 1.

5. По формуле (15) рассчитать величины сопротивлений R_X1, R_X2, R_X3.

Таблица 2.1

Результаты измерения сопротивлений резисторов

Измеряемое сопротивление RX	R, Ом	l1, м	l2, м	, Ом
RX1	330
RX2	150
RX3	680

6. В соответствии с принципиальной схемой моста (рис.5) выполнить параллельное соединение двух резисторов R_X1, R_X2. При этом установить R= Ом.

7. После проверки рабочей схемы преподавателем включить источник питания.

Р ис.5

8. Перемещая движок D по реохорду моста добиться отсутствия тока в цепи мультиметра.

9. По формуле (15) рассчитать величину общего сопротивлений R^I_эксп параллельно соединенных резисторов R_X1, R_X2.

10. По формуле (9) рассчитать величину общего сопротивлений R^I_теор параллельно соединенных резисторов R_X1, R_X2.

11. Сравнить результаты экспериментального и теоретического расчета R^I_эксп и R^I_теор параллельно соединенных резисторов R_X1, R_X2.

12. В соответствии с принципиальной схемой моста (рис.6) выполнить последовательное соединение двух резисторов R_X1, R_X2. При этом установить R= Ом.

Рис.6

13. Повторить все изложенное в п.п. 7-9, определив R^II_эксп последовательно соединенных резисторов R_X1, R_X2.

14. По формуле (6) рассчитать величину общего сопротивлений R^II_теор последовательно соединенных резисторов R_X1, R_X2.

15. Сравнить результаты экспериментального и теоретического значений R^II_эксп и R^II_теор.

16. В соответствии с принципиальной схемой моста (рис.7) выполнить параллельное соединение трех резисторов R_X1, R_X2, R_X3. При этом установить R= Ом.

Р ис.7

17. Повторить все изложенное в п.п. 7-11, определив R^I_эксп и R^I_теор параллельно соединенных резисторов R_X1, R_X2, R_X3. Расчет R^I_теор провести по формуле (9).

18. В соответствии с принципиальной схемой моста (рис.8) выполнить последовательное соединение трех резисторов R_X1, R_X2, R_X3. При этом установить R= Ом.

Рис.8

19. Повторить все изложенное в п.п. 7-11, определив R^II_эксп и R^II_теор последовательно соединенных резисторов R_X1, R_X2, R_X3.

20. Результаты работы по п.п.6-18 занести в таблицу 2.

Таблица 2.

Результаты измерения сопротивлений резисторов

RX	R, Ом	l1, м	l2, м	, Ом	RIтеор,	RIIтеор	ε,%
RX1, RX2, соединенные параллельно
RX1, RX2, соединенные последовательно
RX1, RX2, соединенные параллельно
RX1, RX2, соединенные последовательно

21. Оценить относительные погрешности экспериментального определения общего сопротивления параллельно и последовательного соединения резисторов.