Измерения и обработка результатов

Работу выполняют в следующем порядке:

Задание 1. Измерение электрических сопротивлений методом вольтметра-амперметра.

Измерение сопротивления можно выполнить двумя способами, используя схемы, показанные на рис.3 и рис.4.

Введем расчетные формулы для неизвестного сопротивления R _х в каждом из указанных способов. Для схемы 1 на рис. 3 можно записать:

IR _х +IR _A =U _V, откуда (2)

В схеме 2 на рис.4 для постоянных токов справедливы следующие три уравнения с тремя неизвестными:R _x; I _x; I _v:

I _V R _V =U _V, I _x R _x =U _V, I _X +I _V =I, (3)

из решения которых, получим: (4)

При выполнении задания 1 используйте обе схемы, приведенные на рис.3 и рис.4

Сначала с помощью проводов собирают на лабораторном стенде схему на рис.3. Найдите сопротивление каждого из двух предложенных резисторов R₁, R₂ методом вольтметра-амперметра двумя способами. Измерения R на каждой из схем проведите не менее 3 раз для разных значений силы тока. Силу тока в цепи изменяйте реостатом.

Результаты измерений токов и напряжений и вычислений текущих и средних значений R₁, R₂ для каждой схемы запишите в соответствующие таблицы для схем1 и 2 (рис.3 и рис.4). Для удобства различения величин R ₁ и R ₂ в таблицах для схемы 1 и схемы 2 их целесообразно обозначить так: R _1-1 , R _1-2 и R _2-1, R _2-2 (первый индекс- сопротивление, второй –схема).

!!!Таблицы составить самостоятельно ДОМА при подготовке к лабораторной работе ДО её выполнения.

Должно быть 2 таблицы для схемы 1; одна со столбцами: I _A, U _V, R _1-1 и , другая – со столбцами I _A, U _V, R _2-1 и . Ещё 2 аналогичные таблицы должны быть для схемы 2. Отдельно должны быть выписаны данные по R _A и R _V.

Оценка погрешности определения R с помощью схем 1 и 2.

Схема 1 и схема 2 отличаются различной систематической относительной погрешностью h определения величины сопротивления R. Для схемы 1 h ₁= (R _A/ R)100%. Для схемы 2 h ₂= (R / R _V )100%. Найдите величины h ₁ и h ₂ для сопротивлений R ₁ и R ₂. Заключение о точности измерения R ₁ и R ₂ сделать письменно.

Задание 2. Определение ЭДС Е источника тока и его внутреннего сопротивления r.

Используя данные приборы и резисторы, сопротивление которых вы нашли, найдите ЭДС Eисточника токаи его внутреннeе сопротивление r.

Для этого соберите схему, приведенную на рис. 5. В качестве R возьмите сначала один резистор R ₁, затем другой резистор R ₂. Последовательно с реостатом R _p включите резистор R₁ и измерьте ток I₁, а затем включите резистор R ₂ и измерьте ток I ₂. Запишите полученные данные.

ВНИМАНИЕ. В обоих случаях сопротивление реостата (R _p=1 кОм) должно быть максимальным (для этого поверните его ручку до упора против часовой стрелки и не вращайте её больше).

Для определения двух неизвестных Е и r необходимо составить два уравнения (Е=IR+Ir) для значений R₁ , I₁ и R₂ , I₂.Численные значения R ₁ и R ₂ взять как полученные среднее арифметические значения в задании 1.

Решая совместно указанные уравнения, найдем:

Е= [I₁×I₂ (R₂ –R₁)] ¤ (I₁-I₂) и r =(I₂R₂ – I₁R₁) ¤ (I₁ –I₂)

Результаты расчета записать в журнал.

Задание3. Выполняется по указанию преподавателя.

Соберите неразветвленную замкнутую цепь (Рис.6), состоящую из миллиамперметра, источника и резисторов (сначала R₁, затем R₂). Данные источника (Е, r)и сопротивлений R₁, R₂ уже найдены. Рассчитайте силу тока в этой цепи и сравните ее с показанием прибора. Результаты анализа записать в журнал.

Соберите неразветвленную замкнутую цепь (Рис.7). Данные источника (Е, r),сопротивлений R₁, R₂ и величинысопротивлений амперметра и вольтметравам известны. Сравните результаты измерений с расчетами для этого случая (используя R₁и R₂). Результаты анализа записать в журнал.

Контрольные вопросы:

1. Каков физический смысл разности потенциалов, ЭДС, напряжения?

2. Запишите три вида закона Ома и приведите для каждого из них электрическую схему.

3.Влияет ли на точность определения величины сопротивления методом вольтметра-амперметра вид схемы, которая используется (см.рис.3 и рис.4)?

Зависит ли она от величины сопротивления?

4.Почему невозможно точное измерение ЭДС при подключении вольтметра к полюсам источника тока?

5.При подключении одинаковыми проводами к зажимам источника тока поочередно двух вольтметров первый показывает напряжение, несколько большее, чем второй. Почему? Ответ обосновать.

6. При измерении силы тока в цепи поочередно двумя амперметрами оказалось, что один из них показывает меньшую силу тока, чем другой. Почему?

Литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики. –М., Высшая школа (все издания).

2. Скорохватов Н.А. Курс лекций по электромагнетизму.-М.,МИИГАиК, 2006.

Лабораторная работа № 211

Изучение амперметра и вольтметра. Многопредельные приборы.

Цель работы: Изучение амперметра и вольтметра.

Приборы и принадлежности: Установка для данной работы.