Измерение активного сопротивления с точным измерением силы тока.
Измерение активного сопротивления с точным измерением напряжения.
При включении вольтметра в цепь, как показано на рис.1, часть тока протекает через вольтметр V и амперметр покажет не ток, протекающий через искомое сопротивление Rx, а сумму токов, протекающих через Rx и через вольтметр V, т.е. I = Ix + Iv. Следовательно, в законе Ома (1) в качестве сопротивления должно быть общее сопротивление параллельно соединенных ветвей между точками схемы 1 и 2 (неизвестного сопротивления Rx и сопротивления вольтметра RV). Это сопротивление . (5)
Из формулы (6) видно, что R = Rx, если Rx/ R << 1, т.е. Rx>> Rx (сопротивление вольтметра гораздо больше измеряемого сопротивления Rx). Если условие Rx/ R << 1 не выполнено, то неизвестное сопротивление определяется расчетами из уравнения (5):
, а так как , то
. (6)
Расчет в этом случае производят по формуле (6), в которую входит сопротивление вольтметра RV.
Измерение активного сопротивления с точным измерением силы тока.
Чтобы исключить влияние вольтметра, амперметр А можно включить так, как показано на схеме (Рис.2). В этом случае амперметр измеряет ток, протекающий только по неизвестному сопротивлению Rx, но тогда вольтметр показывает разность потенциалов не на Rx, а сумму разностей потенциалов на Rx и амперметре А.
В этом случае отношение U/I дает не величину Rx , а общее сопротивление R между точками 1 и 3 схемы, т.е. R = Rx + RА , где RА – сопротивление амперметра.
Если RА << Rx , то общее сопротивление R = Rx . Отношение U/I дает величину Rx тем точнее, чем сопротивление амперметра RА меньше искомого сопротивления. В общем случае, когда о величине неизвестного сопротивления сказать ничего нельзя, расчет производится по формуле
, откуда . (7)
На практике иногда не учитывают сопротивление приборов, т.е. отношение принимают за величину неизвестного сопротивления. Систематическая ошибка, которая получается при этом, зависит от соотношения величины измеряемого сопротивления и от сопротивления измеряющих приборов.
ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.
Для выполнения работы необходимо:
1. Включить прибор в сеть (220В) нажатием кнопки «СЕТЬ».
2. Кнопка «МОСТ» (переключатель вида работы) должна быть в нажатом состоянии.
3. Для выполнения упражнений 1 и 2 кнопка 2 должна находиться в нажатом положении. Для выполнения упражнения 3 кнопка 2 должна находиться в отжатом положении.
4. Передвинуть подвижный кронштейн-контакт вдоль резистивного провода на l1 ~ 2/3 его длины по отношению к основанию.
Упражнение 1. Изучение закона Ома.
5. Ручкой «РЕГ.ТОКА» установить минимальное значение напряжения на сопротивлении. Значение силы тока I и напряжения U записать в таблицу.
6. Увеличивая каждый раз напряжение на 0,1 В, снять показания амперметра, заполнив таблицу 1.
7. По формуле (6) рассчитать сопротивление и обработать результаты по схеме обработки прямых измерений.
Таблица измерений и расчетов.
| № | Ii, А | Ui, В | Ri, Ом | Ri -<R> | (Ri -<R>)2 |
8. По данным таблицы построить график зависимости I(U).
9. По формуле (4) рассчитать удельное сопротивление проводника. Диаметр провода d =(0,36±0,01)мм.
Доверительный интервал удельного сопротивления Δρ определить по схеме расчетов для косвенных измерений. Результат записать в виде
ρ=<ρ>±Δρ, при Рα =…
10. По таблице удельных сопротивлений определить материал проводника.