Цель работы: изучить "мостик Уитстона" и научиться, пользуясь этой схемой, измерять сопротивления проводников
Принадлежности: 1) Реохорд; 2) Двойной ключ; 3) Магазин сопротивлений; 4) Источник тока; 5) Гальванометр; 6) Мостик универсальный; 7) Неизвестное сопротивление; 8) Набор соединительных проводов.
Теоретическое введение
Мостик представляет собой четыре сопротивления 
соединенные друг с другом последовательно и образующие замкнутый четырехугольник. Точки С и Д этого четырехугольника соединены проводником (мостиком), в который включен чувствительный гальванометр (рис. 1).
 |
Рис. 1
Другие две точки А и В присоединены через ключ К к полюсам элемента 
. Сопротивления можно подобрать так, чтобы ток в проводнике СД при замкнутой цепи отсутствовал и стрелка гальванометра не отклонялась. Из равенства нулю тока в гальванометре следует равенство потенциалов точек С и Д. В этом случав падение потенциалов на участках АС и АД, с одной стороны, и на участках СВ и ДВ, с другой стороны, соответственно равно между собой, т.е.
| (1) |
Пользуясь законом Ома, эти равенства можно переписать так:
| (2) |
Поделив почленно первое уравнение на второе и, приняв во внимание, что 
, так как токи в точках С и Д в нашем случае не разветвляются, получим:
| (3) |
Это соотношение носит название основной формулы мостика. Положение мостика, при котором ток в цепи гальванометра равен нулю, называется положением его равновесия или баланса, а процесс подбора сопротивления для достижения этого положения - уравновешиванием или балансировкой мостика.
Основная формула мостика (3) позволяет определить сопротивление одного из плеч мостика, например 
:
| (4) |
Данный метод определения сопротивлений называется методом уравновешенного мостика.
Описание установки
Для достижения наибольшей наглядности, в первой части настоящей работы применяется линейный уравновешиваемый мостик, в котором сопротивления плеч 
и 
выполнены из калиброванной проволоки со скользящим по ней движком. Рабочая схема линейного мостика приведена на рис. 2. Здесь АВ - реохорд мостика, представляющий собой тонкую константановую проволоку, натянутую в виде струны вдоль масштабной линейки.
Параллельно реохорду присоединена ветвь АСВ, содержащая измеряемое сопротивление 
и магазин сопротивлений 
.
Подвижной контакт Д (движок) реохорда через ключ К гальванометр Г соединен с точкой С, расположенной между сопротивлениями и . Гальванометр служит указателем (индикатором) баланса моста. Перемещая движок вдоль струны и кратковременно замыкая ток в цепи ключом К, можно найти на реохорде точку Д, потенциал которой равен потенциалу точки С.
 |
Рис. 2
В этом случае ток через гальванометр равен нулю, и соотношение между сопротивлениями плеч мостика определяется выражением:
| (5) |
где R – сопротивление магазина.
Поскольку проволока однородна по всей длине, это выражение можно записать в виде:
| (6) |
где ℓ - длина струны (ℓ = 0,5 м);
Х - расстояние АД, измеренное по масштабной линейке
