Файл: Отчет по лабораторной работе 7 (Исследование метрологических возможностей моста Уитстона) студент группы гм20.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Отчет по практике

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 91

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский Горный университет»

ОТЧЕТ

По лабораторной работе №7

(Исследование метрологических возможностей моста Уитстона)

Выполнил: студент группы ГМ-20 Скуковский Д.А.

Проверил: доцент

Санкт-Петербург

2021

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Цель работы - изучить метрологические возможности мостовой схемы, определить удельное сопротивление заданного материала.

2.Краткое теоретическое содержание:

Основные физические понятия, объекты, процессы и величины:

Электрический ток - направленное(упорядоченное) движение электрически заряженных частиц под действием электрического поля.

Постоянный ток - электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Погрешность измерения - отклонение измеренного значения величины от её истинного (действительного) значения. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения.

Прямые измерения - измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из основных (опытных) данных.

Косвенные измерения-измерения, при которых определение искомого значения физической величины производятся на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Реохорд - реостат, позволяющий проводить измерения электрического сопротивления мостовым методом Уитстона и определять электродвижущие силы в гальванических элементах компенсационным методом.

Гальванометр(мультиметр) - высокочувствительный прибор для измерения силы малых постоянных электрических токов. В отличие от обычных микроамперметров шкала гальванометра может быть проградуирована не только в единицах силы тока, но и в единицах напряжения.


Электростатический потенциал - скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию, которой обладает единичный положительный пробный заряд, помещенный в данную точку поля.

Электрическое сопротивление - физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока.

Удельное электрическое сопротивление - физическая величина, характеризующая способность материала препятствовать прохождению электрического тока.

Использование метода моста Уитстона является одним из распространенных способов измерения различных физических параметров электрических цепей: сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей.

Законы и соотношения:

Закон Ома для однородного участка цепи-сила тока для однородного проводника на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Зависимость однородного цилиндрического проводника от формы, размеров, и свойств материала:



Площадь поперечного сечения проводника:



1-ое правило Кирхгофа для любого узла цепи:



2-ое правило Кирхгофа для каждого замкнутого контура в сети линейных проводников:



где Ii - значение тока, протекающего через сопротивление i-ого проводника Ri, – ЭДС i-ого источника в данном контуре.

При этом, ток считается положительным, если направление обхода по контуру совпадает с направлением тока; э.д.с. считается положительной, если при обходе контура “проходим” от отрицательной клеммы к положительной.

Результирующее сопротивление для последовательного соединения:



Результирующее сопротивление для параллельного соединения
:

.

Пояснения к физическим величинам, входящим в формулы, и единицы измерений:

-R-резистор известного номинала, [R]=Ом

-ρ-удельное сопротивление неизвестного материала, [ρ]=Ом*м

-l-длина проводника, [l]=м

- l1, l2-длины плеч при балансе моста, [l1],[l2]=м

-S-площадь поперечного сечения проводника, [S]=м2

-d-диаметр проводника, [d]=м

-Rx-измеряемое сопротивление, [Rx]=Ом

3.Основные расчётные формулы:

= R*

ρ = = *

4.Схема установки:



5.Формулы погрешности косвенных измерений:

∆Rx= *( )

∆ρ = *( )

6.Таблицы:

Таблица №1

R, Ом
l1,м
l2,м
Rx,Ом

10
0,931
0,069
134,92

50
0,666
0,334
99,70

100
0,500
0,500
100,00

Таблица №2 (l=1000 мм, d=0,5 мм)

R,Ом
l1,м
l2,м
Rx,Ом
ρ1,10-6 Ом*м

10
228
772
2,95
0,579

50
44
956
2,30
0,451

100
21
979
2,14
0,420

Таблица №3 (l=1000 мм, d=0,7 мм)

R,Ом
l1,м
l2,м
Rx,Ом
ρ2,10-6 Ом*м

10
130
870
1,49
0,573

50
21
979
1,07
0,412

100
8
992
0,81
0,312

Таблица №4 (последовательное соединение)

R,Ом
l1,м
l2,м
Rx посл,Ом

10
0,285
0,715
3,98

50
0,058
0,942
3,07

100
0,025
0,978
2,55

Таблица №5 (параллельное соединение)

R,Ом
l1,м
l2,м
Rx парал,Ом

10
0,060
0,940
0,63

50
0,008
0,992
0,40

100
0,002
0,998
0,20

7.Пример вычислений:

а) Исходные данные:

l = 1 м

d1 = 0,5 мм

d2 = 0,7 мм

R1 = 10 Ом

R2 = 50 Ом

R3 = 100 Ом

б) Погрешности прямых измерений:

∆l=0,0005 м

в) Вычисления величин и погрешностей косвенных измерений:

= 10 Ом* = 134,92 Ом

ρ1 = 2,95 Ом* = 0,579*10-6 Ом*м (при R = 10 Ом)

ρ2 = 1,49 Ом* = 0,573*10-6 Ом*м (при R = 10 Ом)

Rx посл = 10 Ом* = 3,98 Ом

Rx парал = 10 Ом* = 0,63 Ом

∆Rx = 111,54 Ом *( =0,08 м

∆ρ1= 0,579*( ) = 0,02*10-6 Ом*м

∆ρ2= 0,573*( ) = 0,04*10-6 Ом*м

8.Результат:

= +∆Rx, где = 111,54 Ом, ∆Rx = 0,08 м

= 111,54+0,08 Ом

ρ1 = +∆ρ1, где = 0,579*10-6 Ом*м, ∆ρ1 =0,02*10-6 Ом*м

ρ1 = (0,579+0,020)*10-6 Ом*м

ρ2 = +∆ρ1, где = 0,573*10-6 Ом*м, ∆ρ2 =0,04*10-6 Ом*м

ρ2 = (0,573+0,040)*10-6 Ом*м

9.Анализ и выводы:

В ходе лабораторной работы я изучил метрологические возможности мостовой схемы, а также определил измеряемое сопротивление и удельное сопротивление заданного материала.

Подводя итог, можно сказать, что использование метода моста Уитстона является весьма эффективным способом нахождения сопротивления и других связанных с ним величин (например, удельного сопротивления).

Таким образом:

= 111,54+0,08 Ом

ρ1 = (0,579+0,020)*10-6 Ом*м

ρ2 = (0,573+0,04)*10-6 Ом*м

Табличное же значение удельного сопротивления заданного материала равно 0,5*10-6 Ом*м. Это говорит нам о том, что опыт имел весьма неплохой характер.

Смотрите также файлы