ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ При помощи МОСТА УИТСТОНА

Цель работы - исследование методики измерения электронного сопротивления проводника при помощи моста Уитстона и определение удельного сопротивления материала проводника.

ПОСТАНОВКА Задачки

Мост Уитстона состоит из 4 сопротивлений R1, R2, R0 и Rх, соединенных меж собой в виде замкнутого четырехугольника (рис. 1).


Рис. 1 Рис. 2

В диагональ ВД четырехугольника вводится нуль ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2-гальванометр G, в диагональ АС - источник неизменного тока и ключ K2. Сопротивления R1, R2, R0, Rх именуются плечами моста (Rх - измеряемое неведомое, R0 – известное, R1, R2 – регулировочные сопротивления). Сопротивления плеч моста определяют и подбирают таким макаром, чтоб ток гальванометра был равен нулю. Такое состояние моста Уитстона именуется равновесием.

Найдем соотношение сопротивлений ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 плеч, при котором реализуется равновесие моста.

Согласно первому правилу Кирхгофа алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю

Ii = 0. (1)

На основании первого правила Кирхгофа:

для узла В: I3 - I4 - Ir = 0 ,

для узла D - I1 + Ir + I2 = 0. (2)

При равновесии моста Ir = 0, потому формулы (2) запишутся в виде

I3 - I4 = 0, I3 = I4: (3)

- I1 + Ir ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 = 0, I1 = I2.

По второму правилу Кирхгофа, в любом контуре алгебраическая сумма падений напряжений численно равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в данном контуре:

IiRi = Ek. (4)

2-ое правило Кирхгофа для контуров АВД и ВСД может быть записано в виде:

для контура АВД: I3 Rx + I1 R1 = 0 либо I ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-23 RХ = - I1 R1; (5)

для контура ВСД: I4 R0 + I2 R2 = 0 либо I4 R0 = - I2 R2.

Разделим эти уравнения почленно

. (6)

Потому что, согласно (3) I3 = I4 и I1 = I2 , то после сокращения в обеих частях формулы (6) получим

. (7)

Из формулы (7) имеем

Rx = R0 (8)

либо RxR2=R0R1 - произведение противолежащих сопротивлений в плечах уравновешенного моста идиентично.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 УСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки приведена на рис. 2. Роль сопротивлений R1 и R2 делают участки реостата (либо реохорда).

Положение движка реостата определяет величины сопротивлений R1 и R2.

Для однородного проводника сопротивления отдельных его участков относятся как их длины. Обозначим длину участка реостата АД через l1, а длину участка ДС ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 - через l2. Тогда

, (9)

формула (8) с учетом (9) может быть записана

, (10)

Если длина реостата АС = l0, то l2 = l0 - l1 и

. (11)

Удельное электросопротивление есть величина, равная электронному сопротивлению цилиндрического проводника с длиной и площадью, равными единице.

Численное значение удельного электросопротивления однородного проводника можно найти по формуле

= . (12)

где R - электросопротивление, l - длина провода обмотки катушки, S - площадь ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 его поперечного сечения, d – поперечник.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Соберите схему установки (рис. 2), подключив неведомое сопротивление Rx.

2. Движок потенциометра установите посреди шкалы.

3. Замыкая на куцее время ключ К, подберите на магазине сопротивлений R0 такое сопротивление, при котором стрелка гальванометра установится на нуле.

4. Повторите измерения (пункты 2 и 3) 5 раз. Результаты запишите в таблицу. Найдите ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 среднее значение .

5. Вычислите значение Rх по формуле (11) по среднему значению .

6. Проведите измерения второго сопротивления RX, повторив пункты 2-5.

7. Соедините сопротивления Rх и Rх поочередно и определите общее сопротивление. Сравните приобретенное значение с Rпосл.=Rх + Rх .

8. Соедините сопротивления Rх и Rх параллельно и определите приобретенное сопротивление, сравните со значением

.

9. По значениям ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 RX1 и RX2 найдите удельное сопротивление r1 и r2 по формуле (12). Значение d и l указаны в таблице на установке.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Нарисуйте схему моста Уитстона.

2. Каковой принцип деяния моста Уитстона?

3. Каковой физической смысл удельного сопротивления?

4. Растолкуйте физическую природу электросопротивления.

5. Назовите единицы измерения удельного сопротивления.

6. Можно ли создавать измерения, поменяв ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-2 в мостике Уитстона местами гальванометр и источник тока?

7. Сформулируйте правила Кирхгофа.

8. Выведите расчетную формулу.

9. Дайте определение ЭДС, потенциала, разности потенциалов, напряжения.

10.Высчитайте предложенную схему поочередного и параллельного соединения сопротивлений.

11.Что такое потенциометр, реостат. Нарисуйте схему их подключения.


laboratornaya-rabota-operacionnaya-sistema-windows.html
laboratornaya-rabota-oznakomlenie-s-osnovami-programmirovaniya-na-yazike-si.html
laboratornaya-rabota-po-informatike-variant-13-s-metodicheskim-posobiemzip-referat.html