Измерения

Включите прибор в сеть и нажмите кнопку 7. На приборе должна загореться сигнальная лампа. Установка готова к работе.

А. Задание 1. Измерить сопротивление проводника заданной длины и рассчитать погрешность измеренного значения.

1. Установите движок со скользящим контактом 4 на деление 40 см. Длина проволоки от нижнего токоподвода до скользящего контакта при этом составит примерно 40 см. Переключателем 9 установите схему а).

2. Установите регулятором 8 ток через проволоку, равный 100 мА.

3. Измерьте по вольтметру величину напряжения на проволоке. Результаты измерений тока и напряжения занесите в таблицу 1.2 (строка № 1).

Таблица 1.2

№ п/п	I, мА	U, В	I - <I>	(I - <I>)2	U - <U>	(U - <U>)2
1
2
3
	<I>=	<U>=		σI=		σU=

4. Повторить измерения (пункты 2 и 3) еще 2 раза. Результаты измерений занести в таблицу 1.2 (строки 2 и 3).

5. Рассчитать по формулам (5) и (7) введения средние значения измеряемых величин <I> и <U> и их среднеквадратичные отклонения σ_I и σ_U . Результаты расчета занести в таблицу 1.2.

6. Переключить прибор на схему измерения б). Провести измерения (пункты 2 – 4) и записать результаты в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

№ п/п	I, мА	U, В
1
2
3
	<I>=	<U>=

7. Рассчитайте значение сопротивления проволоки R по формуле:

,

где I – среднее значение тока в проводнике, U_cp –среднее значение напряжения.

U_cp=(<U>_a+<U>_б)/2, <U>_a и <U>_б – средние значения напряжения при измерениях по схеме а) и б).

8. Рассчитайте систематическую погрешность измерения тока и напряжения по формулам (10) и (11) раздела «Введение».

9. Рассчитайте случайную и систематическую погрешность сопротивления проводника. Методика расчета описана в части «Косвенные измерения» раздела «Введение».

Б. Задание 2. Изучение зависимости сопротивления проволоки от ее длины.

1. Установите движок со скользящим контактом прибора на деление 5 см. Переключателем 9 установите схему а).

2. Установите регулятором 8 ток через проволоку, равный 100 мА.

3. Измерьте по вольтметру величину напряжения на проволоке U_а по схеме а) и U_б по схеме б). Результаты измерений напряжения занесите в таблицу 1.4 (строка № 1).

4. Повторить измерения (пункты 2 и 3) при других значениях L (эти значения приведены в таблице 1.4).

Таблица 1.4

№	L,см	Uа	Uб	Uср	R,Ом
1	5
2	10
3	15
4	20
5	25
6	30
7	35
8	40
9	45
10	50

5. Рассчитайте значение сопротивления проволоки R по формуле:

,

где I – значение тока в проводнике, U_cp –среднее значение напряжения.

U_cp=(U_a+U_б)/2,

U_a и U_б – значения напряжения при измерениях по схеме а) и б).

6. Используя измеренные значения R и L, построить график зависимости R = f(L) (смотри пункт «Совместные измерения» введения)

7. По графику определить поправку dR к сопротивлению проводника, связанную с неточностью установки токоподводов, тем, что контакт не является точечным, сопротивлением подводящих проводов и т. д. (рис. 1.3).

В. Задание 3. Расчет удельного сопротивления материала проводника.

1. Рассчитать истинное сопротивление проводника при длине 40 см по формуле R_ист = R – dR.

2. Измерить диаметр проволоки и рассчитать ее поперечное сечение s.

3. Вычислить удельное сопротивление материала проводника по формуле .

Рис. 1.3

4. Полагая, что приборная погрешность измерения длины равна 1 мм, а погрешность измерения диаметра проволоки – 0,01 мм, и используя значение погрешности сопротивления, рассчитанное в задании А, вычислить погрешность определения удельного сопротивления.

5. Используя таблицу 1.1, определить из какого материала изготовлен проводник.

Примечание.

При расчете погрешности косвенных измерений используются частные производные . В нашем случае при расчете сопротивления проводника эти производные равны: и . Чтобы получить среднеквадратичное отклонение в Омах, все величины в формулу для расчета погрешности следует подставлять в системе СИ, т.е. ток – в Амперах, а напряжение в Вольтах.