Лабораторная работа 14 определение удельного сопротивления с помощью моста уитстона приборы и принадлежности реохорд, набор сопротивлений, магазин сопротивлений, гальванометр, источник постоянного тока, ключ, микрометр, соединительные провода.
 Скачать 237.01 Kb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МОСТА УИТСТОНА Приборы и принадлежности реохорд, набор сопротивлений, магазин сопротивлений, гальванометр, источник постоянного тока, ключ, микрометр, соединительные провода. Цель работы вычисление удельного сопротивления проводника и определение по его значению материала проводника. Краткая теория. Сопротивление проводника определяется по формуле R x l S , (1) где l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения проводника, - удельное сопротивление. Из формулы (1) можно определить удельное сопротивление R S l x [Ом м], (2) измерив заранее длину и определив площадь поперечного сечения, те. R d l x 2 4 , (3) где d - диаметр проводника. В данной работе сопротивление проводника измеряется, используя мостик Уитстона, схема которого приведена (см. рис. Е R x R Г D A В + - К U=5 B I=20 mA Мостик состоит из реохорда АВ, чувстчительного гальванометра Г и двух сопротивлений - известного (магазин сопротивлений) R и неизвестного На рисунке ИП - источник питания, К - ключ. Реохорд представляет собой укрепленную на линейке однородную проволоку, вдоль которой может перемещаться контакт - ползунок Д. Рассмотрим электрическую схему. При замыкании цепи ключом К. по проволоке АВ течет токи вдоль проволоки будет наблюдаться равномерное падение потенциала от величины U A до величины соответственно в точках Аи В. Вцепи АЕВ пойдет токи будет наблюдаться падение потенциала от U A дона сопротивлении R X ) и от U E дона сопротивление R). Очевидно, в точке Е потенциал имеет промежуточное значение U E между значениями U A и U B . Поэтому на участке реохорда АВ всегда можно найти точку Д, потенциал которой будет равен потенциалу U E в точке Е. Если между точками Е и D включить гальванометр Г, тов этом случае ток через него не пойдет, так как U E U D = 0 Такое положение называется равновесием моста. Теперь докажем, что условие равновесия определяется соотношением R R r r AD DB (4) Действительно, на основании второго закона Кирхгофа для любого замкнутого контура алгебраическая сумма падений напряжений равна алгебраической сумме электродвижущих сил I r E i i i i n i n 1 1 (5) Тогда это условие для контура АЕД И ЕВД при равновесии моста запишется так I R I r I R I r AD DB 1 2 1 2 0 0 (6) Поделив в (6) первое уравнение на второе получим соотношение (4). Однако, сопротивления участков Аи В согласно (1) пропорциональны их длинам, те. l 1 и l 2 , то R R l l 1 2 или R R l l 1 2 (7) Если вся длина реохорда l, то l l 2 l 1 , тогда R R l l l 1 1 , (8) где R - значение сопротивления в магазине сопротивлений. Порядок выполнения работы. 1. Измерить микрометром диаметр проводника в различных местах 3 раза с учетом цены деления микрометра. 2. Соберите схему моста согласно рисунка. Внимание Источник питания (тока) включать только после проверки схемы преподавателем. 3. Беря различное значение сопротивления в магазине сопротивлений определить по формуле (8) значение неизвестного сопротивления проводника. Учесть, что сопротивление магазина должно быть близким к сопротивлению исследуемого проводника, т.к. при этом точность измерения будет высокой. А это можно сделать, когда положение контакта - ползунка D находится около середины реохорда. 4. Составить соответствующую таблицу, куда записать все измеренные величины. №№ Диаметр Сопротивление Удельное сопротивление d d l l R R x 5. По формуле (3) вычислить удельное сопротивление и по его значению определить материал проводника. 6. Вычислить среднюю относительную ошибку по формуле E d d R R l l 2 7. Подсчитать абсолютную ошибку по формуле Представить результат в виде Контрольные вопросы 1. Выведите условие равновесия моста Уитстона, пользуясь законами Кирхгофа. 2. Каково соотношение токов I 1 и I 2 при равновесии моста 3. Что такое сопротивление проводника. Почему сопротивление металлов увеличивается с увеличением температуры 5. Что называется температурным коэффициентом ? Какова его размерность. 6. Изменится ли условие равновесия моста, если гальванометр и источник питания (тока) поменять местами 7. Справедливо ли утверждение, что сопротивления проводников пропорциональны их длинам В каких случаях оно не выполняется |