Проводника методом моста уитстона

ФИЗИКА

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Утверждено Редакционно-издательским советом в качестве

Методических указаний по выполнению лабораторных работ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

УДК

ББК

Рецензент:

Профессор Санкт-Петербургского государственного

университета доктор физико-математических наук

профессор К.А.Гриднев

Физика. Электричество. Электромагнетизм.Методические указания по выполнению лабораторных работ. /Составители: Г.И.Горяйнов, В.И.Круглов, Т.В.Михайличенко, А.М.Никонов, В.И.Пшеницын, Б.И.Сапрыкин, В.С.Сказка.- СПб: СПГУВК, 2005 г. – 80 с.

Излагается порядок работы студентов в учебной лаборатории электромагнетизма. Приводится описание работ и методика их выполнения.

Предназначено для студентов всех форм обучения.

УДК

ББК

ÓСанкт-Петербургский государственный

университет водных коммуникаций, 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

Лабораторная работа №21-А. 5

Лабораторная работа №21-Б 8

Лабораторная работа №22-А 10

Лабораторная работа №22-Б 13

Лабораторная работа №22-В 15

Лабораторная работа №23 18

Лабораторная работа №24 20

Лабораторная работа №25 24

Лабораторная работа №26 28

Лабораторная работа №27 31

Лабораторная работа №28 34

Лабораторная работа №29 38

Лабораторная работа №29-А 40

Лабораторная работа №29-Б 41

Лабораторная работа №31 43

Лабораторная работа №31-А 44

Лабораторная работа №31-Б 46

Лабораторная работа №32 48

Лабораторная работа №33 51

Лабораторная работа №33-А 54

Лабораторная работа №33-Б 56

Лабораторная работа №34 58

Лабораторная работа №34-А 60

Лабораторная работа №34-Б 63

Лабораторная работа №35 66

Лабораторная работа №36 71

Лабораторная работа №37 74

Лабораторная работа №38 78

ВВЕДЕНИЕ

При изучении курса физики особое место принадлежит лабораторному практикуму. Данное методическое пособие представляет собой продолжение описания лабораторных работ, изложенных в предыдущей части “Механика. Молекулярная физика”.

Описания лабораторных работ составлены так, чтобы, наряду с закреплением теоретического материала, подготовка к работе и написание отчёта способствовали выработке научного подхода к решению практических задач и обработке результатов исследований.

Приступая к работе, необходимо чётко представлять:

-цель работы;

-физический смысл искомых величин и характер исследуемых зависимостей между ними;

-первичные закономерности, лежащие в основе предлагаемой методики измерений;

-практическую реализацию идеи метода измерений.

Выполняя работу, следует обратить внимание на то, какие величины можно измерить с помощью данного прибора, каков принцип его действия, как выбираются пределы (диапазон) измерений и рассчитывается цена деления шкалы прибора.

При обработке результатов особое место следует уделить умению работать в рамках заданной системы единиц (здесь преимущественно в СИ), расчётам с привлечением вычислительной техники и грамотном её использовании, способам оценки погрешностей измерений, графическому методу анализа полученных результатов.

Всему этому способствует специальным образом составленная форма отчёта о выполненной работе и правила прохождения лабораторного практикума.

Детально эти вопросы изложены в пособии “Механика. Молекулярная физика”.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №21-А

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРОВОДНИКА МЕТОДОМ МОСТА УИТСТОНА

Удельное сопротивление r равно сопротивлению R проводника, имеющего длину L = 1 метр и площадь поперечного сечения S = 1 м2. Величина R связана с r известным соотношением: (1) Величину r можно определить, измеряя три сопротивления Rx с помощью моста постоянного тока – моста Уитстона. Принципиальная схема моста представлена на рис.1. Мост состоит из трёх известных сопротивлений R1, R2, R3 и измеряемого сопротивления Rx, соединённых четырёх угольником. В диа-

гональ моста 1-3 включён нуль-гальванометр G, в диагональ 2-4 включён источник тока E. В ветвях моста протекают токи I₁, I₂, I₃, I₄. Сила тока I_G, протекающего через гальванометр, зависит от соотношения сопротивлений R₁, R₂, R₃, R_x. При определённых значениях этих сопротивлений ток в диагонали 1-3 обращается в нуль: I_G=0. В этих условиях мост считается сбалансированным. Условия баланса моста можно найти, воспользовавшись законами Кирхгофа. Если I_G=0, то I₁=I₂, I₄=I₃. По 2 закону Кирхгофа для контуров 1-3-4-1 и 1-2-3-1 можно записать:

Из системы этих уравнений следует:

(2)

Если длина L и ,площадь поперечного сечения S проводника известны, то, измерив его сопротивление R_x, по формуле (1) можно определить r.