Цель работы: ознакомление с классическим методом измерений сопротивлений при помощи мостиковой схемы.
Составитель: В.И.Снежков
Редактор Т.М.Климчук
Темплан 2004 г., поз. 167
ЛР № 020818 от 13.01.99. Подписано в печать 09.02.04
Формат 60х84 1/16.Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 0,5. Тираж 50 экз. Заказ
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета.
344022, Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая, 162.
© Ростовский государственный
строительный университет, 2004
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 34
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ МОСТА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цель работы: ознакомление с классическим методом измерений сопротивлений при помощи мостиковой схемы.
Приборы и принадлежности: 1. Гальванометр. 2. Измеряемое сопротивление. 3. Магазин сопротивлений. 4. Два декадных сопротивления. 5. Источник постоянного тока. 6. Ключ. 7. Соединительные провода.
1.КРАТКАЯ ТЕОРИЯ И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Мост постоянного тока представляет собоц электрическую цепь, состоящую из четырех сопротивлений (резисторов), образующих замкнутый четырехугольник ABCD (рисунок), два противоположных угла которого присоединены с помощью ключа (К) к источнику тока (e), а два других – к чувствительному гальванометру (А).
При замыкании ключа по цепи потечет электрический ток, который на участке BD может быть обнаружен по отклонению стрелки гальванометра.
Однако при определенном соотношении между сопротивлениями (Rx, Rm, r1, r2) сила тока через гальванометр обращается в нуль, хотя при этом во всех остальных участках моста сила тока не равна нулю. Соотношение между сопротивлениями Rx, Rm, r1, r2, при котором ток через гальванометр отсутствует, может быть рассчитано с помощью закона Ома и правил Кирхгофа. По закону Ома в этом случае падение напряжения на участке BD равно нулю. Тогда в соответствии с первым правилом Кирхгофа токи в плечах моста AB, BC и AD, DC равны I1 и I2 соответственно (см. рисунок). Применяя правило Кирхгофа к контурам АВDА и ВСDВ, получим:
I1 Rx – I2 r1 = 0 Þ I1 Rx = I2 r1;
I1 Rm – I2 r2 = 0 Þ I1 Rm = I2 r2.
Отсюда находим неизвестное сопротивление Rx: Rx = Rmr1/r2 (1)
II. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Соберите схему, изображенную на рисунке, установив все декады на магазине резисторов на нулевые деления.
2. Установите декадные резисторы таким образом, чтобы соотношение их сопротивлений (r1/r2) было равно 1.
3. После проверки правильности сборки схемы преподавателем (или лаборантом) замкните ключ. Подбирая сопротивление магазина (Rm), добейтесь, чтобы стрелка гальванометра установилась на нуле. Эта операция называется уравновешиванием моста. Произведите расчеты Rx по формуле (1).
4. Повторите операцию по уравновешиванию моста еще при четырех различных значениях соотношений между декадными сопротивлениями (r1/r2). Данные занесите в таблицу.
| № | r1, Ом | r2, Ом | Rm, Ом | Rx , Ом | <R>, Ом |
5. Найдите среднее значение Rx.
6. Вычислите абсолютную ошибку DRx как разность между максимальным и минимальным значениями его, поделенную на два:
DRx = (Rx max - Rx min)/2
7. Вычислите относительную ошибку dRx:
dRx = DRx/<R>.
8. Полученные результаты представьте в виде:
Rx = <R> ± DRx.
III. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Сформулируйте правила Кирхгофа
2. При каком условии получена рабочая формула для расчета неизвестного сопротивления Rx.
3. Изменится ли условие равновесия моста, если гальванометр и источник тока поменять местами?
4. Каким преимуществом обладает метод измерения сопротивления с помощью моста постоянного тока по сравнению с методом амперметра и вольтметра?
5. В приведенной таблице, выберите правильный вариант ответа.
| Сформулируйте первое правило Кирхгофа | |
| А | Напряжение равно произведению силы тока на сопротивление |
| Б | Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю |
| В | Ток равен отношению напряжения к сопротивлению |
| Г | Алгебраическая сумма падений напряжений в замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС источников тока |
| При каком условии получена формула для расчета сопротивления | |
| А | При равенстве всех сопротивлений |
| Б | При равенстве токов в плечах моста |
| В | При равенстве нулю тока, текущего через гальванометр |
| Г | При отключении моста |
| Сформулируйте второе правило Кирхгофа | |
| А | Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю |
| Б | Алгебраическая сумма напряжений в контуре равна нулю |
| Г | Алгебраическая сумма падений напряжений в замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС источников тока |
| Д | Напряжение равно произведению силы тока на сопротивление |
| Изменится ли условие равновесия моста, если гальванометр и источник тока поменять местами? | |
| А | Изменится, т.к. изменится суммарное сопротивление моста. |
| Б | Изменится, т.к. изменится падение напряжения в плечах моста |
| В | Не изменится, т.к. мост – симметричная схема |
| Г | Изменится, т.к. мост – несимметричная схема |
| Каким преимуществом обладает метод измерения сопротивления с помощью моста постоянного тока? | |
| А | Отсутствует напряжение в плечах моста |
| Б | Отсутствует ток в плечах моста |
| В | Отсутствует ток в гальванометре при снятии показаний |
| Г | Точность измерения зависит от ошибки сопротивлений |
| Сформулируйте закон Ома для участка цепи | |
| А | Сопротивление прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально току |
| Б | Напряжение прямо пропорционально току и обратно пропорционально сопротивлению |
| В | Величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению |
| Г | Величина тока на участке цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сопротивлению участка |
| Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи | |
| А | Напряжение равно произведению тока на сопротивление |
| Б | Величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению |
| В | Величина тока в неразветвленном участке цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи |
| Г | Сопротивление прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально току |
| Найдите формулу сопротивления проводника | |
| А | U = I R |
| Б | R = R0(1+at) |
| В | I = U/R |
| Г | R = rl/S |
| Что такое полное сопротивление замкнутой цепи? | |
| А | Сумма последовательно соединенных сопротивлений |
| Б | Сумма параллельно соединенных сопротивлений |
| В | Сумма смешанно соединенных сопротивлений |
| Г | Сумма сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи |
| Найдите формулу закона Ома для полной цепи | |
| А | I = U/R |
| Б | U = IR |
| В | R = R1 + R2 + R3 +. . .+ Rn |
| Г | I = e/(R + r) |
| Найдите формулы, определяющие работу электрического тока | |
| А | A = IUt |
| Б | A = I2Rt |
| В | A = U2t/R |
| Г | A = QU |
| Что такое шунт? | |
| А | Сопротивление, включенное последовательно амперметру |
| Б | Сопротивление, включенное параллельно амперметру |
| В | Сопротивление, включенное последовательно вольтметру |
| Г | Сопротивление, включенное параллельно вольтметру |
| Что такое добавочное сопротивление? | |
| А | Сопротивление, включенное последовательно амперметру |
| Б | Сопротивление, включенное параллельно амперметру |
| В | Сопротивление, включенное последовательно вольтметру |
| Г | Сопротивление, включенное параллеельно вольтметру |