Otchet_po_laboratornoy_rabote_9_gotovo

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра общей физики

Отчёт

по лабораторной работе №9

«Исследование метрологических возможностей моста Уитстона »

По дисциплине: _________________Физика_________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Выполнила: студент гр.ТПР-11 _______________ Красноперов А.В.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент ________________ Космотынская Ю.В.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2012

1. Цель работы:

Определение неизвестных сопротивлений; определение полного сопротивления для сопротивлений, соединенных последовательно; нахождение удельного сопротивления металлической проволоки.

2. Краткое теоретическое обоснование

2.1 Явление

В ходе лабораторной работы наблюдается явление неизвестных сопротивлений, определение полного и удельного сопротивлений.

2.2 Основные определения и понятия

Условия возникновения и существования электрического тока: необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, с другой – наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение.

Сопротивление(R)- это величина, характеризующая сопротивление проводника электрическому току.

[R] = 1 Ом.

1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет постоянный ток 1 А.

Величина сопротивления зависит от размеров и формы проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного линейного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S

где - удельное электрическое сопротивление; [] =

Узел электрической цепи - любая точка разветвления, в которой сходится не менее трех проводников с током.

Для разветвленных цепей 1-ое правило Кирхгофа для любого узла цепи гласит, что алгебраическая сумма проводников, сходящихся в узле, равна 0:

(1)

где - значения токов втекающих в данный узел или вытекающих из него.

2-ое правило Кирхгофа гласит: в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивление соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС Е, встречающихся в этом контуре.

(2)

3. Схема рабочей установки:

Рис. 1. Электрическая схема моста Уитстона.

Схема моста Уитстона представляет замкнутый четырехугольник, в каждую сторону которого включено сопротивление R. В одну диагональ четырехугольника включается источник ЭДС Е, а в другую – индикатор тока (гальвонометр G). На практике часто используют схему так называемого линейного (реохордного) или струнного моста Уитстона (рис. 1). Сопротивления R₁ и R₂ в этой схеме лежат на одной прямой и вместе представляют собой однородную проволоку или струну, по которой перемещается на скользящем контакте движок, соединенный с гальванометром G. Линейку вместе с укрепленной на ней струной и движком называют реохордом. Проводник состоит из сопротивлений R₁ (длиной l₁ ) и R₂ (длиной l₂).

4. Основные расчётные формулы:

1) Сопротивление неизвестного проводника :

, где R- резистор известного номинала, l₁,l₂- длины плеч при балансе моста

[R] = 1 Ом.

2) Удельное сопротивление:

, где d- диаметр проволоки, l- длина проводника,S- площадь поперечного сечения

[] =

3) Результирующее сопротивление для последовательного соединения:

5. Формулы погрешности прямых и косвенных измерений:

Погрешности косвенных измерений:

Погрешность прямых измерений:

0.1 мА;

0.05 см.

1. Определение неизвестного сопротивления.

I_G = 0 A

R, Ом	l1, м	l2, м	Rx, Ом
50	0,339	0,661	25,6
100	0,506	0,494	102,4
150	0,613	0,387	237,5
200	0,091	0,999	18,2

2. Определение удельного сопротивления проволоки.

R, Ом	l1, м	l2, м	Rx, Ом	d, м	,Ом м
10	0,06	0,94	0,63	0,0007
50	0,01	0,95	0,52	0,0007
100	0,03	0,997	3,01	0,0007

3. Определение удельного сопротивления материала проволоки №2.

R, Ом	l1, м	l2, м	Rx, Ом	d, м	,Ом м
10	0,202	0,8	2,52	0,0007
50	0,047	0,955	2,46	0,0007
100	0,022	0,98	2,24	0,0007

4. Изменение сопротивления проволок при их последовательном соединении

R, Ом	l1, м	l2, м	Rx, Ом	d, м	,Ом м
10	0,024	0,187	1,28	0,0007
50	0,058	0,947	3,06	0,0007
100	0,029	0,958	3,02	0,0007

5. Изменение сопротивления проволок при их последовательном соединении

R, Ом	l1, м	l2, м	Rx, Ом	d, м	,Ом м
10	0,05	0,56	0,89	0,0007
50	0,009	0,74	0,61	0,0007
100	0,004	0,83	0,48	0,0007

6. Примеры расчётов:

7. Расчёт погрешностей:

8. Вывод:

В данной лабораторной работе были произведены измерения и вычисления для определения удельного сопротивления заданного материала (металлической проволоки). В процессе измерений был использован прибор: мост Уитстона. В первом опыте мы получили неизвестное сопротивление во втором опыте неизвестное сопротивление и удельное сопротивление (предположительно это медь). В третьем опыте получили удельное сопротивление проволоки №2: . В четвертом и пятом опыте и .

6