Общий вид рабочей установки представлен на рис. 3. Основными элементами ее являются:
1 - неподвижная колонка;
2 - миллиметровая шкала, закрепленная на колонке 1;
3 - проволока, сопротивление которой измеряется в данной работе; она закреплена с помощью верхнего и нижнего неподвижных кронштейнах;
4 - кронштейн, который может перемещаться вдоль колонки 1;
5 - винт, фиксирующий кронштейн 4 в любом положении.
На подвижном крон-штейне 4 имеется указатель в виде черты, которая служит для фиксирования необходи-мой длины проводника. Нижний, верхний и сред-ний (подвижный) контакты проволоки подключены при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора, изображенной на рис.4.
В измерительную часть входят миллиамперметр и вольтметр класса точности 1,5.
Переключатель W1 (cм. рис. 4) служит для включения прибора в сеть. При нажатии W1 начинает светиться индикатор напряжения сети. Переключатель W2 позволяет изменять схему подключения измерительных приборов. Если переключатель W2 отжат, установка работает по методу точного измерения силы тока. Если же W2 утоплен, установка работает по методу точного измерения напряжения. Переключатель W3 устанавливает режим работы установки: при нажатом W3 включен режим «вольтметра-амперметра», при отжатом W3 включен режим «моста». В настоящей лабораторной работе переключатель W3 должен быть постоянно нажат. R1 - ручка регулятора тока.
Сопротивление вольтметра Rv = 2000 Ом, сопротивление миллиамперметра RA = 0,3 Ом, диаметр проволоки d = 0,365 мм.
 |
3. Порядок выполнения работы
3.1. Подготовить таблицу для записи результатов прямых и косвенных измерений (Табл. 1). Три значения длины проволоки и три значения силы тока задаются преподавателем (напр., l = 20, 25, 30 см; I = 100, 200, 300 мА).
3.2. Перемещая подвижный кронштейн 4 вдоль колонки 1, установить по шкале 2 первое заданное значение длины проволоки 3, зафиксировав положение кронштейна винтом 5.
3.3. Нажав переключатель W2 (что соответствует методу точного измерения напряжения), с помощью регулятора R1 установить первое заданное значение силы тока, записать его в столбец 2, а соответствующее показание вольтметра записать в столбец 3.
3.4. Отжать переключатель W2 (что соответствует методу точного измерения силы тока) и записать показание вольтметра в столбец 4*.
3.5. Повторить измерения по п.п. 3.3 – 3.4 для других ранее заданных преподавателем значений тока.
3.6. Повторить действия по п.п. 3.2 – 3.5 для других заданных значений длины проволоки.
3.7. Рассчитать по формуле (7) значения rI, занести их в столбец 5. По полученному массиву результатов рассчитать абсолютную и относительную погрешность.
3.8. Рассчитать по формуле (13) значения rII, занести их в столбец 8. По полученному массиву результатов рассчитать абсолютную и относительную погрешность.
3.9. Окончательное значение искомой величины r определить как среднее арифметическое rI и rII.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение электрического тока.
2. Запишите закон Ома для участка цепи.
3. В чем заключается физический смысл понятия «напряжение на участке цепи»?
4. Как определяется относительная погрешность при измерениях физических величин?
5. Каков физический смысл удельного сопротивления материала?
6. В каких случаях при измерениях сопротивлений необходимо применять метод непосредственного измерения напряжений, а в каких – непосредственного измерения тока?
Рекомендуемая литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. школа, 2003.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х тт. Т. 2. Электричество и магнетизм. - СПб.: Изд-во «Лань», 2006.
__________________________________________
* Примечание. Так как RA<< RV, показания миллиамперметра при нажатом и отжатом положениях переключателя W2 практически не отличаются.
Таблица 1
| № пп | IA | UV | rI по ф-ле (7) | ΔrI | εI | rII по ф-ле (13) | ΔrII | εII | rср | Δr | ||
| W2 вкл. | W2 выкл. | |||||||||||
| L 1 = | ||||||||||||
| Ср. | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |||
| L 2 = | ||||||||||||
| Ср. | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |||
| L 3 = | ||||||||||||
| Ср. | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |||
