- •Физика.
- •Содержание
- •Изучение сведений об измерениях и электроизмерительной аппаратуре
- •Краткая теория
- •1. Метрологическая терминология
- •2. Единицы измеряемых физических величин
- •3. Погрешности измерений и измерительных приборов
- •4. Характеристики измерительных приборов
- •5. Обозначения на шкалах электроизмерительных приборов
- •6. Системы измерительных приборов
- •7. Измерение тока, напряжения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование электростатических полей
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Измерение электрических сопротивлений
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение емкости конденсатора при помощи тока низкой частоты
- •Краткая теория
- •Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Изучение явления термоэлектричества и градуировка термопары
- •Краткая теория
- •Устройство экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Исследование явления магнитного гистерезиса
- •Краткая теория
- •Описание экспериментальной установки и методика проведения измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Изучение работы электронного осциллографа
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Измерение удельного заряда электрона методом магнетрона
- •Краткая теория
- •Методика измерений и устройство экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Определение горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли
- •Краткая теория
- •Устройство экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Изучение закона мощности переменного тока и принципа действия электрического счетчика
- •Краткая теория
- •Устройство экспериментальной установки
- •Методика определения коэффициента мощности cos , активного сопротивления ra, и емкости конденсатора с, расчета постоянной электрического счетчика
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки
М
ост
Уитстона предназначен для измерения
сопротивлений. Он состоит из реохорда
АВ, чувствительного гальванометраG
и двух сопротивлений - известного R0
(магазин сопротивлений) и неизвестного
Rx
(резисторы, вольтметр) (рис. 13.1). Реохорд
представляет собой натянутую вдоль
миллиметровой шкалы калиброванную
проволоку (l)
одинакового сечения по всей длине,
сделанную из металла с большим удельным
сопротивлением. Вдоль реохорда может
скользить контактный движок D,
который позволяет менять сопротивление
частей реохорда АD
и DВ.
Рассмотрим схему (рис. 13.1) без участка ЕD. При замыкании ключаSпо проволокеABпотечет ток и вдоль нее будет наблюдаться равномерное падение потенциала от величиныА(в точке А) до величиныВ(в точке В). В цепи АЕВ пойдет токI1, и будет наблюдаться падение потенциала отАдоE(на сопротивленииRx) и отEдо B(на сопротивленииR0). Очевидно, в точкеEпотенциал имеет промежуточное значениеEмежду значениямиА иВ. Поэтому на участке АВ всегда можно найти точкуD, потенциал которойDравен потенциалуEв точке Е (D=E). Если между точками Е иDвключен гальванометрG, то в этом случае ток через него не пойдет, так какD-E=0. Такое положение называется равновесием моста.
Покажем, что условие равновесия определяется соотношением:
. (13.4)
Действительно, на основании второго закона Кирхгофа для любого замкнутого контура алгебраическая сумма падений напряжений на участках контура равна алгебраической сумме электродвижущих сил в этом контуре:
. (13.5)
Применим второе правило Кирхгофа для контуров АЕDи ЕВDпри равновесии моста:
, (13.6)
. (13.7)
Из этих выражений следует соотношение (13.4).
Сопротивления участков DА иDВ пропорциональны их длинамl1иl2=l–l1, следовательно
или
. (13.8)
Так как сопротивление реохорда сравнительно невелико, то мост Уитстона описанного типа применяется, как правило, для измерения небольших сопротивлений (от 1 до 103Ом).
Чтобы погрешность измерений была минимальной, сопротивление магазина следует выбирать всегда так, чтобы баланс моста достигался около середины реохорда от 10 до 40 см.
Р
езультаты
измерений сопротивлений на мостике
Уитстона можно проверить, используя
универсальный мост постоянного тока
типа Р4833, который предназначен для
измерения сопротивлений, постоянных
ЭДС и напряжений, проверки теплотехнических
приборов. Диапазон измерения сопротивлений
при использовании прибора в качестве
моста от 10-4до 106Ом. Для
измерения малых сопротивлений можно
использовать двойной мост Томсона.
При отсутствии специальных приборов (омметр, мост и др.) измерение сопротивлений с достаточной точностью может быть произведено с помощью осциллографа. Для этой цели можно воспользоваться схемой (рис. 13.2).
Здесь: Е – источник тока, R0– магазин сопротивлений,Rx– измеряемое сопротивление,S– ключ. Падение напряжения на измеряемом
сопротивленииRxсравнивается с падением напряжения
на эталонном сопротивленииR0.
В зависимости от положения ключаSна вход осциллографа подается напряжение,
снимаемое либо с измеряемого сопротивления,
либо с эталонного. Регулировкой
сопротивленияR0добиваются равенства этих напряжений
(отклонение электронного лучаhв обоих случаях будет одинаковым).
Очевидно при этом
.
Зная чувствительность осциллографаχxможно определить по формуле значение
напряжения
и по закону Ома вычислить силу протекающего
по цепи тока
.
Если измерения производятся на переменном токе, то магазин сопротивлений R0должен быть безреактивным, т. е. не должен обладать индуктивным и емкостным сопротивлениями.
