- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
Цель работы: ознакомиться с принципом действия мостика Уитстона и правилами пользования им.
Теория метода. Электрическое сопротивление R является основной характеристикой любого резистора. Нa основании закона Ома для участка цепи вводится единица измерения сопротивления: 1 Ом = 1 В/1 А. Сопротивление проволоки длиной l и площадью поперечного сечения S, изготовленной из материала с удельным электрическим сопротивлением вычисляют по формуле . Значения удельных электрических сопротивлений указаны в справочных таблицах, где оно выражено в Ом м.
Резисторы (проводники, сопротивления) соединяют друг с другом последовательно (рис. 1а) или параллельно (рис. 1б).
При последовательном соединении сила тока в резисторах одинаковая, общее напряжение и сопротивление:
; ;
соотношение напряжений: .
При параллельном соединении напряжение на резисторах одинаковое общая сила тока и сопротивление:
; ; ;
соотношение сил токов: .
При последовательном соединении суммируются сопротивления , a при параллельном соединении их обратные величины - проводимости. Если количество последовательно соединённых резисторов n результирующее сопротивление:
,
для параллельного соединения:
.
Электрическое сопротивление проводников (резисторов) экспериментально можно определять тремя различными методами.
1. Метод вольтметра и амперметра.
С обирают электрическую схему, приведенную на рис. 2. Измерив амперметром силу тока в резисторе и напряжение на резисторе, вычисляют сопротивление по закону Ома для участка цепи:
.
2. Метод омметра.
Омметр - это прибор (рис. 3), содержащий источник тока, гальванометр и регулировочный резистор для установки рабочего тока при замкнутых клеммах омметра.
3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
Опытным путем сопротивления резисторов можно определить:
1) вычислив по закону Ома , измерив вольтметром напряжение на резисторе и амперметром силу тока I в резисторе;
2) измерив сопротивление специальным прибором - омметром, шкала которого проградуирована в Омах;
3) используя мостик Уитстона, в котором неизвестное сопротивление определяют, сравнивая его с известным, эталонным сопротивлением .
Устройство и принцип действия мостика Уитстона
С хема мостика Уитстона приведена на рис. 4а. Питающее напряжение от источника GB через ключ SA подают на реохорд АВ - линейное сопротивление со скользящим контактом К. Параллельно реохорду подключают последовательно соединенные неизвестное сопротивление и известное эталонное сопротивление . Между точкой С, где соединены с и скользящим контактом К включают "мостик" - гальванометр G. Часто схему мостика изображают упрощенно (рис. 4б).
Пользоваться мостиком просто: надо найти такое положение скользящего контакта на реохорде АВ, при котором ток через гальванометр обратится в нуль. В этом положении мостик уравновешен (сбалансирован). В момент баланса мостика записывают значения плеч и в единицах шкалы реохорда. При равновесии мостика разность потенциалов между точками С и К равна нулю и ток через гальванометр не протекает: .
Поэтому в сопротивлениях и одинаковая сила тока как при последовательном соединении. В плечах реохорда и тоже одинаковая сила тока . Следовательно, имеет место равенство напряжений:
и
(1), (2).
Так как по закону Ома , , , .
Разделив равенства (1) на (2) почленно, получаем , откуда
.
Для однородного реохорда ( , ) сопротивления , и расчётная формула мостика примет вид:
.
Если ввести в эту формулу полную длину реохорда , заменив на , то расчётная формула приобретает вид:
.
В более детальной теории мостика, которая строится на основе законов Кирхгофа, получают громоздкую формулу зависимости от и подаваемого напряжения . Но из нее не только получают расчетную формулу для уравновешенного мостика, а также определяют, как изменяется по мере отхода мостика от уравновешенного состояния. Кроме реохордных мостиков выпускают также мостики Уитстона с декадным магазином сопротивлений. В мостике такой конструкции переключателем задают соотношение , равное обычно 100; 10; 1; 0,1; 0,01. Величину подбирают на магазине, уравновешивая мостик , тогда .