Навигация по странице:
|
Лабраб N2 Ом. Лабораторная работа 2 измерение сопротивления при помощи моста постояного тока цель Усвоить законы постоянного тока
Лабораторная работа № 2
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРИ ПОМОЩИ МОСТА ПОСТОЯНОГО ТОКА
Цель: Усвоить законы постоянного тока.
Задача: Определить значения сопротивления проводника с помощью моста Уинстона и изучить изменения общего сопротивления нескольких проводников при различных схемах их присоединения. .
Принадлежности: мост постоянного тока УМВ, измеряемые сопротивления.
Теория. Измерение сопротивления в данной работе производится при помощи моста Уинстона. Мостик Уинстона состоит из трёх магазинов сопротивления r1, r2, R, которые вместе с измеряемым сопротивлением RX образуют замкнутый четырёхугольник АВСD, в одну из диагоналей которого включается гальванометр, а в другую - элемент.
А
I1 I3
r1 RХ
D IG B
r2 R
I2 I4 С
Можно подобрать сопротивления r1, r2 и R таким образом, чтобы при замкнутом ключе ток через гальванометр не пойдёт (I= 0). В этом случае потенциалы точек В и D будут одинаковы и можно будет написать:
UАD = UАВ или I1r1 = I3 Rx,
UDC = UBC или I2r2 = I4 R. (1)
Разделив одно равенство на другое, получим:
(2)
Так как ток в гальванометре I=0не идет, то I1=I2 и I3 = I4. Следовательно, в равенстве можно произвести сокращение, после чего получим
, откуда .
Для измерений используется мост постоянного тока МО-62. Пределы измерений сопротивлений 0,0001…106 Ом. Относительная погрешность измерений не более 0,1 %, кроме высоких значений сопротивления (для диапазона 104 …105 Ом − 0,5%; для диапазона 105 …106 Ом − 5%).
Описание моста постоянного тока. На дюралевой панели УВМ, схема которого изображена на крыше панели, смонтированы 5 декадных переключателей. На четырёх переключателях комплект по 10 равных катушек, соединённых последовательно, каждое из которых имеет сопротивление по 10, 100, 1000 и 10000 Ом соответственно. Эти четыре декадных переключателя с катушками образуют рычажное «плечо сравнений» моста. На пятом переключателе – «множитель» - установлено 10 катушек сопротивления, из которых 8 соединены последовательно и образуют «плечо отношения», а 9-я включена в цепь для защиты катушек от перегрузок. Сопротивления моста намотаны бифилярно* из манганинового** провода.
*Бифилярная намотка двух проводов делается для оптимизации магнитного поля токов этих проводов: при совпадении направления токов поле удваивается, при разных направлениях – поле обнуляется. Это важно для систем связи, так как эти поля могут вызвать искажения в соседних проводниках, поэтому часто используется так называемая «витая пара». В эталонных сопротивлениях стараются минимизировать реактивную составляющую сопротивления (т.е. индуктивности и емкости), желательно свести их к нулю. Бифилярная намотка используется также для витых вольфрамовых элементов накаливания для их долговечности.
**Манганин – основной сплав для электроизмерительных приборов и эталонов сопротивлений, Cu 86%, Mn 12%, Ni 2%. удельное объемное сопротивление 4,5*10-7Ом*м
Упражнение. Проверка выполнения закона Ома для различных соединений проводников
Подготовить таблицу измерений:
Сопротивление отдельных проводников
-
Перед выполнением работы установите переключатели на мосте в следующие положения: «ПП»- «сеть»-36 В,
«ПС»-2 З,
«N»- 1,
«ГВ-ГН»-«ГВ»,
«сеть»-«выкл.».
При помощи корректора установить стрелку гальванометра на нуль.
Подключить прибор к сети,
К зажимам «Rx» подключить измеряемое сопротивление.
Включить переключатель «сеть».
Для включения моста нажимают кнопку «грубо».
-
В зависимости от отклонения стрелки гальванометра, проворачивают тумблер декады магазина, подбирая тем самым сопротивление, при котором стрелка гальванометра устанавливается близко к нулю. Отпускают кнопку «грубо».
Для более точного измерения сопротивления нажимают кнопку «точно». Снова проворачивая тумблеры устанавливают такое сопротивление, при котором стрелка гальванометра устанавливается на нуль. Отпускают кнопку «точно». Записывают полученное значение сопротивления.
Так измеряют по отдельности все три неизвестные сопротивления. Заносят результаты в таблицу.
Соединяя сопротивления сначала последовательно и затем параллельно, проверить нижеследующие формулы для вычисления сопротивления при последовательном и параллельном соединениях.
Последовательное соединение: Rпосл = R1+ R2+ R3
Последовательное соединение:
-
Сочетание
|
Расчет
|
Измерения
|
Среднее
|
Разница
|
Отн. погрешность,%
|
1
|
2
|
3
|
R1+R2
|
|
|
|
|
|
|
|
R2+R3
|
|
|
|
|
|
|
|
R3+R1
|
|
|
|
|
|
|
|
Параллельное соединение:
.Параллельное соединение:
-
Сочетание
|
Расчет
|
Измерения
|
Сред-нее
|
Разни-ца
|
Отн. погрешность,%
|
1
|
2
|
3
|
R1R2/(R1+R2)
|
|
|
|
|
|
|
|
R2R3/(R2+R3)
|
|
|
|
|
|
|
|
R3R1/(R1+R3)
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Какие цепи называются мостами постоянного тока?
Принципиальная схема моста постоянного тока.
Вывести соотношение между плечами уравновешенного моста.
-
Общее сопротивление при последовательном и параллельном соединениях проводников
Закон Ома для участка цепи и полной цепи.
Первый закон Кирхгофа.
Второй закон Кирхгофа
Материалы для изготовления резисторов
Бифилярная намотка
Температурная зависимость электрического сопротивления металлов
Литература:
Физический практикум. Электричество и оптика. // под ред. В.И. Ивероновой. – М.: Наука, 1965 − С.281−299.
Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма. – М.: Высш. школа, 1991.
Трофимова Т.И. Курс физики. – М., Высшая школа, 2000..
|
|
|