Федеральное Агентство по образованию

Физико-технический институт

Кафедра «Общая и теоретическая физика»

Леванова Н.Г., Билык В.А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №23

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРОВОДНИКОВ С ПОМОЩЬЮ

МОСТА УИТСТОНА

УДК 537 (075.8)

ББК 22.33

Л 34

Рецензент:

Лесных Ю.И. – д.ф-м.н., профессор кафедры «Общая и теоретическая физика», Физико-технический институт ТГУ.

Леванова Н.Г., Билык В.А. Лабораторная работа №23 «Измерение сопротивления проводников с помощью моста Уитстона».

Методические указания по выполнению лабораторной работы №23 в лаборатории УФЛ №2 – Электричество и магнетизм (Г-314).

Предназначены для студентов инженерных специальностей дневного отделения ТГУ.

Методические указания содержат необходимые теоретические сведения и методически указания по выполнению лабораторной работы.

Утверждено методической комиссией ФТИ (протокол №5 от 29.02.2008г.).

УДК 537 (075.8)

ББК 22.33

Л 34

 Тольяттинский государственный университет, 2008 г.

Содержание

1. Цель работы 4

2. Приборы и материалы 4

3. Краткие теоретические сведения 4

3.1. Основные понятия, законы и формулы 4

3.1.1. Основные характеристики тока 4

3.1.2. Основные характеристики цепи постоянного тока 5

3.1.3. Законы постоянного тока 7

3.1.4. Работа и мощность тока 10

3.2. Вывод расчётных формул 11

4. Описание экспериментальной установки 12

5. Программа работы 12

6. Указания и пояснения по выполнению работы 12

1. Цель работы

Изучение мостовой схемы измерения физических величин; оп­ределение неизвестных сопротивлений с помощью моста Уитстона.

2. Приборы и материалы

• Мост Уитстона,

• цифровой вольтметр,

• соединительные провода.

3. Краткие теоретические сведения

3.1. Основные понятия, законы и формулы

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Для существования электрического тока необходимо наличие:

1. свободных зарядов, способных перемещаться в данной среде (в металлах – электроны, в электролитах – положительные и отрицательные ионы, в газах – ионы и электроны);

2. электрического поля, энергия которого затрачивалась бы на перемещение электрических зарядов.

За направление тока принято направление движения положительных элек­трических зарядов.

3.1.1. Основные характеристики тока

1) Сила тока (I) – это скалярная характеристика, численно равная суммарному электрическому заряду, походящему через поперечное сечение проводни­ка в единицу времени:

.

(1)

Если сила и направление тока с течением времени не меняются (I = const), то ток называетсяпостоянным, при этом:

.

(1′)

Сила тока измеряется в амперах (А).

Один ампер – это сила такого постоянного тока, который, проходя по двум параллельным бесконечно длинным проводникам ничтожно малого сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метра друг от друга, вызывает между ними силу взаимодействия, равную Н на каждый метр длины проводников.

2) Плотность тока () – это векторная величина, характеризующая распределение тока по сечению проводника.

Вектор плотности тока численно равен силе тока через расположенную перпендикулярно к направлению тока площадку dS_, отнесённую к величине этой площадки:

.

(2)

Рис. 1. К определению плотности тока

Из рис. 1 имеем

.

(3)

Из формулы (2) с учётом соотношения (3) получаем связь силы и плотности тока:

.

(4)

Таким образом, сила тока – это поток вектора плотности тока через рассматриваемую поверхность. Направление вектора плотности тока совпадает с направлением тока, т.е. с направлением движения положительных электрических зарядов.