Cwiczenie 42 (1).DOC

(65 KB) Pobierz

Krzysztof Wudarczyk                                                                                            dnia 6.11.2002r.

TRiL   gr.4

 

 

 

 

42. Wyznaczanie oporu elektrycznego metodą mostka Wheatstone’a .

 

CEL

 

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie oporu elektrycznego metoda mostka Wheatstone'a.

Mostek Wheatstone'a jest to rodzaj elektrycznego mostka pomiarowego do mierzenia średnich wartości ( < 0,1 ) oporu elektrycznego . Wartością badaną, w doświadczeniu jest opór elektryczny do wyznaczania go, korzystamy :

- konstantan R = [ 1 m ]

- stal R = [ m ]

jest on określony jako stosunek napięcia prądu elektrycznego U połączonego

przez przewodnik o natężeniu I. Jest to wielkość stała .

Jednostką oporu elektrycznego jest l [Ω] = [1V] / [1A] Wzór na obliczenie oporu R = U/I , wynika z treści prawa Ohma , które mówi ,że natężenie prądu płynącego przez ten przewodnik jest proporcjonalne do napięcia prądu przyłożonego do jego końców .

W tym doświadczeniu będziemy również korzystać z praw Kirchoffa , których treść jest następująca :

I Prawo Kirchoffa: suma algebraicznych natężeń prądów wpływających i wypływających z węzła , czyli punktu obwodu w którym zbiega się kilka przewodów ( m > 3 ) równa się zeru.

II Prawo Kirchoffa: w obwodzie zamkniętym suma sił elektromagnetycznych równa się sumie spadków napięcia na oporach. W doświadczeniu będziemy również obliczać opór właściwy , który jest wyrażony wzorem:p=R s/l                             l − długość przewodnika                                                                                                               

              S − pole przekroju przewodnika

              R − opór elektryczny

Jednostka oporu elektrycznego jest [l Ω] [1m].

 

Przed przystąpieniem do doświadczenia należy zestawić obwód elektryczny według schematu:

R - opornik wzorcowy

R - opornik badany

Z - źródło prądu stałego

G - galwanometr

W - włącznik z oporem zabezpieczającym

Po podłączeniu mostka w dalszych pomiarach niezbędna okazała się wiedza dotycząca mierzenia i określania oporów zastępczych w określonych rodzajach połączeń : szeregowym i równoległym . Opór zastępczy [ RZ ] w przypadku połączeń szeregowych określa się następująco : jako sumę R1 , R2 ,  R3 , + …..   .

natomiast w przypadku połączeń równoległych : 1/ R2 = 1/R1 + 1/RZ +….  .

 

WYKONANIE DOŚWIADCZENIA

 

Ustawiając na opornicy dekadowej opór równy 10 Q i włączając zasilacz , ustawiamy suwak ,tak żeby galwanometr wskazywał zero . Na podziałce odczytuje długości 1,1. Korzystając, ze wzoru na opór badany Rx = l1/l2 Rw obliczam jego wartość. Do następnych trzech pomiarów przyjmuje przybliżone wartości otrzymanego wcześniej oporu badanego . Otrzymane wyniki zarówno dla przewodnika typu konstanta jak i stal wpisałam do tabeli pomiarów . Ostatnią częścią wykonywanego zadania było przedstawienie rachunku błędu.

OBLICZENIA

 

I przewodnikiem jest stal:

R0 = l1/l2 ´ Rw = 2,43                                                                                                                             

R1 =  l1/l2 ´ Rw = 2,21

R2 =  l1/l2 ´ Rw = 2,38

R3 = l1/l2 ´ Rw = 2,48

Obliczamy średnią wartość oporu badanego korzystając ze wzoru :

Ra= R1 + R2 + R3/3 = 2,37

II Przewodnikiem jest konstantan

R0 = l1/l2 ´ Rw = 54,93                                                                                                                             

R1 =  l1/l2 ´ Rw = 54,72

R2 =  l1/l2 ´ Rw = 54

R3 = l1/l2 ´ Rw = 53,91

Obliczamy średnią wartość oporu badanego : Rb =R1 + R2+ R3 / 3 =54,392

Oporniki łączymy szeregowo i równolegle i obliczamy wypadkowy opór

układów.

Rs = l1/l2 ´ Rw = 58,28

Rr = l1/l´ Rw  = 2,6

 

W doświadczeniu obliczamy również opór właściwy dla każdego przewodnika ze wzoru p = RxS/l

a) dla stali

 

l = 7,5m                   Ra= 2,377Ω     

F = 0,7 x 10 −3m

r = 0,35 x 10−3m

S = Õr2

S = 3,14 x [ 0,35 x l0−3]2= 0,385 x l0−6 m2

Pa = R x S/l = 0,1220193 x 10−6 x m

b) dla konstantan      

l = 7,25 m                 R = 54,392 = Ω        F = 0,3 ´ 10−3m                               r = 0,15 x 10−3m

S = Õr2

S = 3,14 x [ 0,15 x 10−3 ]2 = 0,071 x 10−6m2

p = R x S/l = 0,53267 x 10−8x m

  RACHUNEK BŁĘDU

 

Błąd względny dla pomiaru oporu DR  / R    obliczamy ze wzoru:

DR  / R  = DR  / R  + Dl  /l  + Dl  / l 

Przyjmujemy błędy bezwzględne Dl  i Dl    równe 0,2m i DR  =0,05W  Dl = 0,002m

 

 

a) (stal)

0...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin