Otchet_po_laboratornoy_rabote_9_gotovo
.doc
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра общей физики
Отчёт
по лабораторной работе №9
«Исследование метрологических возможностей моста Уитстона »
По дисциплине: _________________Физика_________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Выполнила: студент гр.ТПР-11 _______________ Красноперов А.В.
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: доцент ________________ Космотынская Ю.В.
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2012
1. Цель работы:
Определение неизвестных сопротивлений; определение полного сопротивления для сопротивлений, соединенных последовательно; нахождение удельного сопротивления металлической проволоки.
2. Краткое теоретическое обоснование
2.1 Явление
В ходе лабораторной работы наблюдается явление неизвестных сопротивлений, определение полного и удельного сопротивлений.
2.2 Основные определения и понятия
Условия возникновения и существования электрического тока: необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, с другой – наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение.
Сопротивление(R)- это величина, характеризующая сопротивление проводника электрическому току.
[R] = 1 Ом.
1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет постоянный ток 1 А.
Величина сопротивления зависит от размеров и формы проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного линейного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S
где - удельное электрическое сопротивление; [] =
Узел электрической цепи - любая точка разветвления, в которой сходится не менее трех проводников с током.
Для разветвленных цепей 1-ое правило Кирхгофа для любого узла цепи гласит, что алгебраическая сумма проводников, сходящихся в узле, равна 0:
(1)
где - значения токов втекающих в данный узел или вытекающих из него.
2-ое правило Кирхгофа гласит: в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивление соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС Е, встречающихся в этом контуре.
(2)
3. Схема рабочей установки:
Рис. 1. Электрическая схема моста Уитстона.
Схема моста Уитстона представляет замкнутый четырехугольник, в каждую сторону которого включено сопротивление R. В одну диагональ четырехугольника включается источник ЭДС Е, а в другую – индикатор тока (гальвонометр G). На практике часто используют схему так называемого линейного (реохордного) или струнного моста Уитстона (рис. 1). Сопротивления R1 и R2 в этой схеме лежат на одной прямой и вместе представляют собой однородную проволоку или струну, по которой перемещается на скользящем контакте движок, соединенный с гальванометром G. Линейку вместе с укрепленной на ней струной и движком называют реохордом. Проводник состоит из сопротивлений R1 (длиной l1 ) и R2 (длиной l2).
4. Основные расчётные формулы:
1) Сопротивление неизвестного проводника :
, где R- резистор известного номинала, l1,l2- длины плеч при балансе моста
[R] = 1 Ом.
2) Удельное сопротивление:
, где d- диаметр проволоки, l- длина проводника,S- площадь поперечного сечения
[] =
3) Результирующее сопротивление для последовательного соединения:
5. Формулы погрешности прямых и косвенных измерений:
Погрешности косвенных измерений:
Погрешность прямых измерений:
0.1 мА;
0.05 см.
1. Определение неизвестного сопротивления.
IG = 0 A
R, Ом |
l1, м |
l2, м |
Rx, Ом |
50 |
0,339 |
0,661 |
25,6 |
100 |
0,506 |
0,494 |
102,4 |
150 |
0,613 |
0,387 |
237,5 |
200 |
0,091 |
0,999 |
18,2 |
2. Определение удельного сопротивления проволоки.
R, Ом |
l1, м |
l2, м |
Rx, Ом |
d, м |
,Ом м |
10 |
0,06 |
0,94 |
0,63 |
0,0007 |
|
50 |
0,01 |
0,95 |
0,52 |
0,0007 |
|
100 |
0,03 |
0,997 |
3,01 |
0,0007 |
3. Определение удельного сопротивления материала проволоки №2.
R, Ом |
l1, м |
l2, м |
Rx, Ом |
d, м |
,Ом м |
10 |
0,202 |
0,8 |
2,52 |
0,0007 |
|
50 |
0,047 |
0,955 |
2,46 |
0,0007 |
|
100 |
0,022 |
0,98 |
2,24 |
0,0007 |
4. Изменение сопротивления проволок при их последовательном соединении
R, Ом |
l1, м |
l2, м |
Rx, Ом |
d, м |
,Ом м |
10 |
0,024 |
0,187 |
1,28 |
0,0007 |
|
50 |
0,058 |
0,947 |
3,06 |
0,0007 |
|
100 |
0,029 |
0,958 |
3,02 |
0,0007 |
5. Изменение сопротивления проволок при их последовательном соединении
R, Ом |
l1, м |
l2, м |
Rx, Ом |
d, м |
,Ом м |
10 |
0,05 |
0,56 |
0,89 |
0,0007 |
|
50 |
0,009 |
0,74 |
0,61 |
0,0007 |
|
100 |
0,004 |
0,83 |
0,48 |
0,0007 |
6. Примеры расчётов:
7. Расчёт погрешностей:
8. Вывод:
В данной лабораторной работе были произведены измерения и вычисления для определения удельного сопротивления заданного материала (металлической проволоки). В процессе измерений был использован прибор: мост Уитстона. В первом опыте мы получили неизвестное сопротивление во втором опыте неизвестное сопротивление и удельное сопротивление (предположительно это медь). В третьем опыте получили удельное сопротивление проволоки №2: . В четвертом и пятом опыте и .