8 Питання вихідного контролю:

8.1 Що таке сила струму?

8.2 Що таке густина струму?

8.3 Запишіть закон Ома в диференціальній та інтегральній формі

8.4 При яких умовах не виконується закон Ома?

9 Перелік посилань

9.1 Лабораторний практикум з фізики. Навч.посібник/за ред. І.Є.Лопатинського, Львів: вид.НУ «Львівська політехніка»2002. ч.1. ст.54-60.

9.2 Загальна фізика: Лабораторний практикум.: Навч.посібник/ В.М.Барановський, П.В.Бережний, І.Т.Горбачук та ін.; За заг.ред. І.Т.Горбачука. – К.: Вища шк.., 1992-509 с.

Лабораторна робота №7 Вимір опорів мостом Уітстона

1 Мета роботи

Знайомство із принципом дії мостикової схеми і вимір декількох опорів містком Уітстона

2 Теоретичні відомості

Класичним методом виміру опорів провідників є метод мосту постійного струму. На рис.1 зображена схема найпростішого мосту, який зазвичай називають мостом Уітстона. Він складається з реохорда АВ, чутливого гальванометра G і двох опорів – відомого R і невідомого R_x. Реохорд являє собою закріплений на лінійці однорідний дріт, уздовж якого може переміщатися ковзний контакт D.

Рис. 1

Розглянемо схему без ділянки ED. Замкнемо ключ К, тоді по дроті АВ потече струм і вздовж нього буде спостерігатися рівномірне падіння потенціалу від величини φ_А в точці А до величини φ_B у точці В. У колі АЕВ піде струм I₁ і буде спостерігатися падіння потенціалу від φ_A до φ_E (на опорі R_х) і від φ_E до φ_B (на опорі R). Очевидно, що в точці Е потенціал має проміжне значення φ_E між значеннями φ_A і φ_B. Тому на ділянці АВ завжди можна знайти точку D, потенціал якої φ_D дорівнює потенціалу φ_E у точці Е: φ_D = φ_E. Якщо між точками E і D включений гальванометр G, то в цьому випадку струм через нього не піде, тому що різниця потенціалів між цими точками дорівнює нулю.

Таке положення називається рівновагою мосту. Покажемо, що умова рівноваги визначається співвідношенням:

(1)

Дійсно, за законом Ома:

φ_А – φ_Е = I₁R_x; (2)

φ_Е –φ_В = I₁R; (3)

φ_А – φ_D = I₂R_AD; φ_D – φ_B = I₂ R_BD. (4)

Тому що φ_D = φ_E, то останні два вирази можна переписати у вигляді:

φ_A –φ_E = I₂R_AD; (5)

φ_E – φ_B = I₂R_BD. (6)

Розділивши вираз (2) на (5) і (3) на (6), одержимо співвідношення (1). Оскільки опори ділянок AD і DB пропорційні їхнім довжинам L₁ і L₂, то

, (7)

де L – довжина реохорда.

Оскільки опір реохорда порівняно невеликий, то місток Уітстона описаного типу застосовується, як правило, для виміру опорів від 1 до 1000 Ом.

У принципі, вимір опору R_x можливий при будь-якому R. Залежно від величини R балансування мосту відбувається при різних значеннях відношення . Однак похибка виміювання опору буде мінімальною, коли при нульовому струмі через гальванометр повзунок D стоїть на середині реохорда: L₁ = L₂. У цьому випадку вираз (7) приймає вид:

R_x = R

У якості R у досліді застосовується магазин опорів.

3 Підготовка до роботи

3.1 Ознайомитись з інструкцією.

3.2 Опрацювати теоретичний матеріал за темою роботи

3.3 Письмово відповісти на питання вихідного контролю.

3.4 Продумати методику виконання роботи.

3.5 Ознайомитись з правилами оформлення звітів і підготувати бланк звіту по даній роботі

4 Інструменти, обладнання і прилади

Комп’ютер, програмне забезпечення, калькулятор, лінійка, олівець.