1. Расчеты

1. Рассчитать удельное сопротивление для каждого опыта по формуле (6).

2. Определить для каждого проводника среднее значение удельного сопротив-ления ρ .

3.	Рассчитать абсолютную погрешность	ρ как для прямых измерений. Найти
	относительную погрешность измерений каждого опыта.
4.	Окончательный результат для каждого исследуемого проводника предста-
	вить в стандартном виде:
	ρ = ρ ±	ρ.

2. Защита работы

(ответы представить в письменном виде)

1. Дайте определение сопротивления проводника. От каких величин оно зави-сит? Запишите формулу. Поясните смысл обозначений. Укажите единицы измерения.

2. Сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи. Запишите фор-мулу.

3. Каков физический смысл удельного сопротивления? От чего оно зависит?

4. Сравните полученные результаты с табличными значениями удельных со-противлений и определите возможный материал проводников.

117

Описания лабораторных работ

Электростатика и постоянный ток

ПРОТОКОЛ

измерений к лабораторной работе №43

Выполнил(а)_____________________

Группа__________________

Определение цены деления приборов

№

Предел подключения

Число деле-

Цена деления

п/п

Прибор

с указанием единицы

ний на шка-

с указанием еди-

измерения

ле

ницы измерения

1

Вольтметр

2

Амперметр

Проводник 1

Диаметр первого проводника d = ____________

№

l,

I,

U,

ρ,

п/п

м

A

В

мкОм⋅м

1

0,5

2

1,0

3

1,0

Среднее

Проводник 2

Диаметр второго проводника d = ____________

№

l,

I,

U,

ρ,

п/п

м

A

В

мкОм⋅м

1

0,5

2

1,0

3

1,0

Среднее

Проводник 3

Диаметр третьего проводника d = ____________

№

l,

I,

U,

ρ,

п/п

м

A

В

мкОм⋅м

1

0,5

2

1,0

3

1,0

Среднее

Дата________

Подпись преподавателя___________________

118

Электростатика и постоянный ток Описания лабораторных работ

Лабораторная работа №44

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы – ознакомится с методом измерения сопротивлений при по-мощи моста постоянного тока, определить неизвестное сопротивление R_x.

Приборы и принадлежности: реохорд, гальванометр, магазин сопротив-лений (R₀), источник постоянного напряжения, ключ, неизвестные сопротивле-ния ( R_x), соединительные проводники.

Общие положения

Одним из методов определения сопротивлений проводников является ме-тод моста постоянного тока. На рис.1 изображена схема простейшего моста, на-зываемого мостиком Уитстона.

		C
	R0	Г	Rx
		P1
A	l1	D	l2	B
K1	G1		R

Рисунок 1

Он составлен из четырех последовательно соединенных сопротивлений, образующих «четырехугольник» АСВDА. В одну из диагональных ветвей – СD, являющуюся мостиком – включается чувствительный гальванометр Г(Р1), , в другую – источник G1. Измеряемое сопротивление R_x образует ветвь СВ, а в ветвь АС включается магазин сопротивлений R₀. Ветвь АDВ образуется рео-хордом. Реохорд представляет собой однородную прокалиброванную проволо-ку , закрепленную на линейке. По проволоке перемещается подвижный контакт D, разделяющий её па два участка l₁ и l ₂ , сопротивления которых R₁ и R₂. Ток, протекающий через гальванометр, зависит от сопротивлений R_x, R₀, R₁, R₂. Пе-ремещая контакт D, можно найти такое положение на реохорде, при котором этот ток станет равным нулю. В этом случае разность потенциалов между точ-

ками С и D равна нулю:

ϕ_С − ϕ_D = 0 .

Обозначив ток в ветви ВСА через I₁, а в ветви ВDА – через I₂, получим:

ϕС − ϕD = I1Rx	− I2 R2 = 0	(1)
ϕС − ϕD = I1R0	− I2 R1 = 0	(2)

Из (1) и (2) следует, что

119

Описания лабораторных работ Электростатика и постоянный ток

Rx	=	R2	.	(3)
R
		R
0		1

Сопротивление однородного проводника пропорционально его длине, т.е.

R1	= ρ	l1	и	R	= ρ	l2	,
		S				S
				2
где ρ – удельное сопротивление,				l − длина, S − площадь поперечного се-

чения проводников. Отношение сопротивлений

R₁

R₂

Из (3) и (4) следует, что

^Rx

=	l1	.			(4)
	l2
= R			l2	.	(5)
	0 l
1

Измерение сопротивлений сводится, таким образом, к измерению длин.

Если проводники соединяются последовательно (рис. 2), то общее сопро-тивление участка:

I

R1

R2

…

Rn

R = R1 + R2 + K+ Rn

(6)

Рисунок 2

I

R1

Если

проводники

соединяются

параллельно

(рис. 3), то общее сопротивление участка:

1

I

I2

R2

1 =

1 +

1 +K+

1

(7)

R

R

R

R

…

In

Rn

…

1

2

n

Рисунок 3

Подготовка к работе

(ответы представить в письменном виде)

1. В чем состоит цель работы?

2. В чём заключается сущность метода моста постоянного тока?

3. Какие величины при проведении работы измеряются непосредственно?

4. Нарисуйте схему последовательного и параллельного соединения провод-ников.

Выполнение работы

1. Собрать электрическую цепь (рис. 1), включив сопротивление R_1x.

2. Установить на магазине сопротивлений значение R₀, близкое по величине к измеряемому сопротивлению (в интервале от 10 до 15 Ом). Включить уста-новку в сеть.

120

Электростатика и постоянный ток Описания лабораторных работ

3. Замыкая выключатель на короткое время, и перемещая подвижный контакт D по реохорду, добиться нулевого показания гальванометра и измерить l₁, и l₂. Необходимо следить за тем, чтобы контакт в точке D не нарушался в про-цессе эксперимента.

Примечание: мостик Уитстона дает наиболее точные результаты в

том случае, когда подвижный контакт D находится посередине реохор-да.

3. Рассчитать сопротивление R_1x по формуле (5). Установить на магазине со-противлений полученное значение. Повторить измерения согласно п.3.

4. Рассчитать сопротивление R_1x по формуле (5).

3. Заменить сопротивление R_1x на R_2x и провести для него измерения согласно пунктам 2, 3, 4, 5.

3. Включить сопротивления R_1x и R_2x в цепь последовательно и провести изме-рения согласно пунктам 2, 3, 4, 5.

3. Включить сопротивления R_1x и R_2x в цепь параллельно и провести измерения согласно пунктам 2, 3, 4, 5.

Оформление отчета