Упражнение 1. Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки

Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки производится методом вольтметра и амперметра путём измерения сопротивления заданного участка проволоки, его длины и площади сечения.

Порядок выполнения

1. Определить длину L участка проволоки по положению визирной метки на стойке прибора.

2. Кнопку «МОСТ/В-А» установить в положение «В-А», а кнопку «Схема 1»/«Схема 2» – в положение «Схема 1» (соответствует схеме на рис. 1 а). Ручкой регулировки тока установить какое-либо значение тока и записать показания амперметра I и вольтметра U. По формуле (3) определить сопротивление R_{x 1} измеряемого участка проволоки (внутреннее сопротивление амперметра R_A = 0,29 Ом).

3. Установить кнопку «Схема 1»/«Схема 2» в положение «Схема 2»» (соответствует схеме на рис. 1 б). Провести те же измерения и по формуле (6) определить сопротивление R_{x 2} (внутреннее сопротивление вольтметра R_V = 1975 Ом).

4. Подставить полученные данные измерений сопротивления в формулу и определить величину удельного сопротивления нихромовой проволоки для обоих способов измерения:

[Ом×мм²/м],

где d = 0,34 мм – диаметр нихромовой проволоки.

5. Определить для обоих способов выраженные в процентах относительные погрешности по формулам (4) и (7).

6. Определить для обоих способов относительные погрешности по формуле

,

где r₀ = 1,05 Ом×мм²/м - истинное значение удельного сопротивления нихромовой проволоки. Сравнить полученные значения погрешностей измерений

Упражнение 2. Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона

Рис.3.

Мостовая схема постоянного тока, используемая в данном упражнении, представлена на рис. 3. Она отличается от вышеописанной схемы тем, что вместо отдельных независимых сопротивлений (R ₃ и R ₄ на рис. 2) в ней используется так называемый реохорд – проволочное сопротивление со скользящим контактом, соединенным с диагональю моста. При передвижении контакта изменяется отношение сопротивлений плеч – и достигается равновесие моста.

В качестве эталонного сопротивления R_Э выбирается сопротивление, значение которого известно с высокой точностью. Так как сопротивление участков АD и DС (r ₁ и r ₂) пропорциональны их длинам L ₁ и L ₂, то соотношение (8) можно переписать в виде

, (9)

где R_x – измеряемое сопротивление.

Порядок выполнения

1. Подготовить установку к работе в соответствии со схемой на рис. 3. Для этого переключатель «МОСТ/В-А» установить в положение «МОСТ», в качестве сопротивления R_Э использовать магазин сопротивлений (точкам А, D, С на схеме соответствуют клеммы Х3, Х4, Х5 на панели прибора).

2. Подключив неизвестное сопротивление R_{x 1}, найти такое положение скользящего контакта реохорда, при котором мост уравновешивается (при необходимости подобрать величину R_Э). Измерив L ₁ и L ₂, по формуле (8) определить величину R_{x 1}.

3. Аналогичным образом измерить другое сопротивление R_{x 2}.

4. Измерить сопротивление при последовательном и параллельном соединении R_{x 1} и R_{x 2} и проверить справедливость формул:

R_посл = R_{x 1} + R_{x 2},

R_парал = R_{x 1}× R_{x 2}/(R_{x 1} + R_{x 2}).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объяснить, в каких случаях и почему следует использовать различные схемы включения приборов в методе вольтметра и амперметра.

2. Вывести уравнение, при котором мост постоянного тока окажется уравновешенным.

3. Рассказать об устройстве реохордного моста и методике определения с его помощью сопротивления резисторов.

4. Каким образом увеличить диапазон измеряемых сопротивлений с помощью моста постоянного тока? Как это реализуется практически?

Лабораторная работа №7

ИЗМЕРЕНИЕ ЁМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ

Цель работы: измерение электроёмкости конденсаторов с помощью мостика Сотти и методом куметра.

Приборы и принадлежности: звуковой генератор, магазин емкостей, реохорд (реостат), осциллограф, конденсаторы неизвестной емкости, вольтметр, эталонный конденсатор, конденсатор переменной емкости градуированный, катушка индуктивности эталонная, сопротивление 5…10 Ом, омметр.