В качестве исследуемого сопротивления используется медная проволока, намотанная в виде катушки и помещенная в стеклянную пробирку. Концы катушки выводятся из пробирки к клеммам крышки. В крышке имеется отверстие, в которое помещается термометр.
Измерения температуры производить термометром со шкалой до 100° С.
Схема моста Уитстона состоит из 4-х последовательно включенных сопротивлений , , , r4 образующих замкнутый четырехугольник АБСД. Каждое отдельное сопротивление называется плечом моста.
рис. 1
В одну из диагоналей моста включается источник тока, а в другую - гальванометр - Г.
Можно доказать, что при отсутствии тока в гальванометре = 0 величины сопротивлений отдельных плеч моста удовлетворяют соотношению:
Доказательство
I = 0, значит Uв = UD, a U1= U3; U2= U4
U = IR
r1I1 = r3I3 3 I3 = I4
r2I2 = r4I4 I1 = I2
Из соотношения видно, что мост Уитстона может быть использован для определения величины неизвестного сопротивления. Включая его в одно из плеч моста, например, вместо подобрать соотношения двух других плеч так, чтобы ток через гальванометр Г был равен нулю.
|
|
Выполнения равенства можно добиться, меняя величину любого из трех неизвестных сопротивлений, оставляя два других неизменными. Таков принцип действия всех мостов для измерения сопротивлений.
При выполнении работы сначала познакомиться с универсальным мостом. Исследуемое сопротивление Rx, является одним из плеч моста. Поворотом рукоятки декад, устанавливается нулевое положение стрелки гальванометра. (Сначала нажать кнопку «грубо», а потом «точно»). Отсчет сопротивления Rx производить в омах.
2. ХОД РАБОТЫ.
1. Соберите схему по рис. 1 (Без проверки преподавателем или лаборантом схему не включать).
2. Определите начальную температуру (с помощью термометра) при комнатной температуре .
3. Включив колбонагреватель, увеличьте температуру на 20° и измерьте . Затем, продолжая нагревание, производите аналогичные измерения через 10° до температуры 100° С.
4. Построить график зависимости R = f (t°).
5. Определить a по формуле (2) для нескольких значений (не менее 3) и взять среднее значение.
6. Определить вещество из которого сделан проводник (см. приложение)[16].
7. Определить абсолютную и относительную ошибки измерений.[17] Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
8. Сделать вывод о проделанной работе.[18]
Таблица результатов измерений и вычислений
№ изм. | С | a | aср | Da | Daср | % | |
Приложение:
Температурные коэффициенты сопротивления.
Вещество | a, К-1 | Вещество | a, К-1 |
Вольфрам | 0,0050 | Нихром | 0,0002 |
Константан | 0,000005 | Реотан | 0,0004 |
Манганин | 0,000008 | Фехраль | 0,0002 |
Никелин | 0,0001 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО И ВТОРОГО УРОВНЯ.
|
|
1. Что называется температурным коэффициентом сопротивления? Каков его физический смысл?
2. Какими формулами выражают зависимость от температуры сопротивления и удельного сопротивления?
3. График зависимости сопротивления от температуры.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.
4. Каков характер зависимости сопротивления металлов от температуры? Как эту зависимость объяснить с точки зрения электронной теории?
5. Схема моста Уитстона и схема опыта.
Лабораторная работа № 9.