1. Измерение сопротивлений мостиком Уитстона

Перед выполнением работы составить таблицу технических данных приборов, используемых в работе.

Для выполнения этого упражнения составляется электрическая цепь, показанная на рис.2. Здесь АВ – реохорд, R_x – неизвестное сопротивление, R_m – магазин сопротивлений, ε – аккумулятор, Г – гальванометр, D – движок реохорда, К – ключ.

При положении движка, делящем реохорд примерно пополам ( ), подбирают такое сопротивление R_m (включая известные сопротивления магазина сопротивлений), при котором отклонение стрелки гальванометра минимально. Затем, передвигая движок реохорда, добиваются полного отсутствия в цепи гальванометра.

Электрическую цепь следует замыкать ключом К на короткие промежутки времени!

Измеряют длины плеч реохорда и и записывают их значения.

Изменив в небольших пределах величину известного сопротивления R_m, снова находят положение движка реохорда, при котором ток в цепи гальванометра равен нулю. Измерения проводят не менее трех раз для каждого неизвестного сопротивления, результаты измерений заносят в таблицу и вычисляют погрешности измерений.

№ п/п	Rm, Ом	, мм	, мм	Rx, Ом	∆Rx, Ом
1 2 3
Ср.

Точно также измеряют второе (по указанию преподавателя и третье) неизвестное сопротивление

Для каждого неизвестного сопротивления составляется отдельная таблица.

2. Проверка законов последовательного и параллельного соединения сопротивлений

1.Собирают схему мостика Уитстона (рис.3), где неизвестным сопротивлением являются несколько последовательно соединенных сопротивлений, измеренных в предыдущем опыте (два или три сопротивления)

Измеряют это общее сопротивление по методу, описанному выше.

Измерения проводят так же не менее трех раз для последовательно соединенных сопротивлений, результаты измерений заносят в таблицу и вычисляют погрешности измерений.

2.Собирают схему мостика Уитстона, где измеряемым сопротивлением являются те же сопротивления, соединенные параллельно (рис.4).

И

змерив опытным путем величину неизвестного сопротивления, сравнивают результат со значением сопротивления, вычисленного по формуле параллельного соединения сопротивлений:

Измерения проделывают не менее трех раз, результаты заносят в таблицу и вычисляют погрешности измерений для обеих частей упражнения.

3. В пунктах 1 и 2 делают выводы, сравнивая экспериментальные результаты с рассчитанными по приведенным формулами.

2. Определение температурного коэффициента сопротивления металла

Температурный коэффициент сопротивления определяется как относительное изменение сопротивления проводника при изменении его температуры на 1 К.

Металлы, как известно, обладают электронной проводимостью, т.е. носителями электричества в них являются свободные электроны. Свободные электроны участвуют в тепловом хаотическом движении. Если к участку металлического проводника приложена разность потенциалов, то на хаотическое движение электронов накладывается их упорядоченное движение. Положительные ионы металла препятствуют движению электронов. С увеличением температуры проводника тепловое движение ионов становится более интенсивным, поэтому сопротивление возрастает.

В первом приближении зависимость сопротивления от температуры можно считать линейной: R_t=R_o(1+αt), (14)

где R_t – сопротивление проводника при данной температуре t, R_o – сопротивление проводника 0^оС, α – температурный коэффициент сопротивления, зависящий от материала проводника.

Строго говоря, величина α зависит от температуры. Поэтому из уравнения (14) можно определить лишь среднее значение α в температурном интервале от 0 до t ^оС. Для чистых металлов α изменяется настолько незначительно, что в интервале температур порядка 100^оС α можно считать постоянным.

В данном упражнении предлагается определить температурный коэффициент сопротивления проводника из медной проволоки.

Исследуемый проводник помещается в термостат, заполненный непроводящей жидкостью. Температура жидкости, а значит и металлического проводника измеряется термометром. Для равномерного нагрева жидкость перемешивается мешалкой. Исследуемый проводник подключается к клеммам мостика Уитстона, и сопротивление его определяется по методике, описанной выше. Сначала измеряют сопротивление при комнатной температуре, а затем при нагревании через каждые 5^о. Измерения проводятся до температуры 80-90^оС. Затем строят график зависимости сопротивления от температуры. Из графика определяют R_o значения R_o и α следующим образом. Продолжают полученную прямую до пересечения с осью R_t. Точка пересечения даст значение (при 0^оС). Величина температурного коэффициента сопротивления определяется из (14) по формуле:

воспользовавшись данными графика.

Результаты измерений представляют в виде таблицы и графика.