Лекции.Орг

Поиск:


Устал с поисками информации? Мы тебе поможем!

Краткая теория. Методические указания к выполнению лабораторной работы




Методические указания к выполнению лабораторной работы

№ 38

 

 

Ростов-на-Дону, 2008

Составители: канд. физ.-мат. наук., доцент С.М. Максимов,

канд. хим. наук., доцент А.Я. Шполянский,

канд. физ.-мат. наук., доцент Н.В. Пруцакова,

докт. техн. наук., профессор В.С. Кунаков

 

УДК 530.1

 

Измерение удельного сопротивления проводника методом вольтметра-амперметра. Метод. указания / Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2008. – 10 с.

 

 

Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения удельного сопротивления проволоки методом вольтметра-амперметра.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы студентами инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Электромагнетизм»), а также студентами специальностей 200501 и 200503 в лабораторном практикуме по курсу «Физические основы измерений».

 

Печатается по решению методической комиссии факультета «Автоматизация и информатика»

 

Научный редактор: докт. техн. наук., профессор В.С. Кунаков

 

© С.М. Максимов, А.Я. Шполянский, Н.В. Пруцакова, В.С. Кунаков, 2008

 

© Издательский центр ДГТУ, 2008

Цель работы: Определить значение удельного сопротивления материала проволоки постоянного сечения с использованием комбинированного метода вольтметра-амперметра.

 

Оборудование: Заводская установка (см. п. 2)

 

Краткая теория

Как известно, электрическое сопротивление R провода длиной l и поперечным сечением S определяется формулой

, (1)

где r - удельное сопротивление материала (т.е. сопротивление проводника из данного материала поперечным сечением 1 м2 и длиной 1 м, измеряется в Омּм). Отсюда, при известных (измеренных) значениях R, l и d (d - диаметр проволоки) r можно определить как

. (2)

В свою очередь, R может быть экспериментально определено из закона Ома для однородного участка цепи:

(3)

Здесь U - разность потенциалов на концах проводника, I - сила тока в нем.

Формула (3) давала бы достаточно точный результат при условии идеальности измерительных приборов - амперметра и вольтметра, - а именно: сопротивление амперметра ; сопротивление вольтметра . Поскольку на практике RA и RV имеют определенные конечные значения, то результат определения R, и, следовательно, r зависит от схемы (способа) подключения приборов.

Метод вольтметра-амперметра для измерения сопротивления может быть реализован в двух вариантах: метод непосредственного измерения напряжения и метод непосредственного измерения тока. Рассмотрим особенности каждого из них.

 

 

1.1.
МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

На рис. 1 показана схема включения приборов для этого метода. Здесь RX – измеряемое неизвестное сопротивление исследуемого проводника, R1 – реостат для установки требуемого значения силы тока.

При таком включении приборов амперметр показывает ток IA, равный сумме токов IX и IV текущих соответственно через сопротивление RX и вольтметр. Тогда сопротивление R’, вычисленное по формуле (3), будет отличаться от RX . Действительно, учитывая, что , , , можем записать:

(4)

Относительная систематическая погрешность для этого варианта подключения амперметра и вольтметра определяется соотношением

(5)

Отсюда видно, что при таком подключении измерительных приборов погрешность возникает из-за конечного сопротивления вольтметра RV . При RV ® ¥ εR ® 0. Для уменьшения погрешности важно, чтобы RX << RV , т.е. с помощью метода непосредственного измерения напряжения целесообразно измерять малые сопротивления. Если RV известно, то исключить систематическую погрешность можно, выразив RX из равенства (4):

(6)

где

В используемой установке RV = 2000 Ом, а R’ < 5 Ом, таким образом, отношение R’/RV имеет порядок 10 – 3 . В этом случае можно использовать приближение , и окончательно рабочая формула для расчета удельного сопротивления будет иметь вид:

(7)

 

1.2. МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Принципиальная схема включения измерительных приборов для этого метода представлена на рис. 2.

 


Здесь RX - измеряемое неизвестное сопротивление, а R1 – реостат для регулировки тока.

При вычислении сопротивления из непосредственного измерения по формуле

(8)

возникает систематическая погрешность из-за того, что вольтметр показывает сумму падений напряжения на сопротивлениях RX и RA, т.е.

. (9)

 

В этом случае

. (10)

 

Относительная систематическая погрешность для этого варианта подключения амперметра и вольтметра определяется соотношением

(11)

 

откуда следует, что данный метод лучше использовать в случае, когда измеряемое сопротивление много больше сопротивления амперметра, т.е. RX >> RA. Если сопротивление RA известно, то исключить систематическую погрешность можно, выразив RX из равенства (10):

. (12)

Тогда рабочая формула для расчета удельного сопротивления будет иметь вид:

. (13)

 






Дата добавления: 2015-09-20; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 537 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов


Читайте также:

Поиск на сайте:

Рекомендуемый контект:





© 2015-2021 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.005 с.