При измерении силы тока и напряжения в цепи возникают принципиальные трудности, связанные с необходимостью учета собственных сопротивлений вольтметра и амперметра при их одновременном включении. Для нахождения сопротивления проводника Rх используют одну из представленных схем
Схема 1 Схема 2
В работе необходимо, используя обе возможные схемы соединения, определить удельное сопротивление проводника, а также целесообразность использования одной из них с точки зрения внесения меньших погрешностей в измерения.
Схема 1. В схеме 1 миллиамперметр включен последовательно с резистором. Миллиамперметр дает при этом правильные показания: он измеряет ток I a =Iх, текущий через резистор. Вольтметр измеряет напряжение не на резисторе, а суммарное напряжение на резисторе Uх и на миллиамперметре U а.
Следовательно, измеренное сопротивление больше, чем Rх
, (7)
где – общее сопротивление миллиамперметра R а и проводника Rх.
Следовательно,
. (8)
Тогда систематическая погрешность измерения
. (9)
Относительная неопределенность (погрешность) будет
. (10)
Измерения по данной схеме дают малую погрешность, если << , то есть ее использование целесообразно при измерении больших сопротивлений, когда напряжение на резисторе во много раз больше напряжения на амперметре.
Схема 2. В этом случае вольтметр дает верные показания, так как он измеряет напряжение на резисторе, но амперметр измеряет суммарный ток, проходящий через резистор Ix и через вольтметр Iv, поэтому измеряемое сопротивление меньше, чем Rх:
, (11)
откуда получаем
(12)
где Rv – сопротивление вольтметра.
Неточность измерения сопротивления резистора в этом случае
. (13)
Относительная погрешность будет
. (14)
В данном случае погрешность при измерении сопротивления будет мала при Rv >> Rx, когда ток через вольтметр мал по сравнению с током через резистор.
Следовательно, эту схему целесообразно использовать для измерения малых сопротивлений.
Измерив сопротивление Rx и используя зависимость сопротивления от параметров проводника, можно определить удельное сопротивление материала:
(15)