Файл: 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..pdf

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