Лабораторне заняття № 9

Тема: Знаходження питомого опору резистивного проводу.

Мета роботи: Ознайомитися з технічним способом вимірювання опору, знайти питомий опір провідника, перевірити закон Ома для ділянки електричного кола.

Прилади та обладнання: прилад для вимірювання опору резистивного проводу FPM – 01 у комплекті.

Теоретичні відомості

Вимірювання опору технічними способом (за допомогою вольтметра та амперметра) можна здійснювати згідно двох різних схем (мал.1).

На малюнку дві різні схеми (а та б) вимірювання опору технічним способом.

Технічний спосіб використовує закон Ома для ділянки кола. Проте, якщо визначити опір за формулою, що випливає із закону:

(1)

де U та I – показання амперметру та вольтметру, ми отримаємо лише6 наближене значення опору.

Справа в тому, що у схемі а), вимірюється фактично сума струмів, що протікають через шуканий опір та вольтметр ( І = І_x + І_V , де І_x , І_V – струми через шуканий опір та вольтметр). У той же час в цій схемі U = U_х, тобто вольтметр показує напругу саме на шуканому опорі. З урахуванням цього розрахункова формула для шуканого опору у схемі а) повинна мати такий вигляд:

(2)

де R_V є опір вольтметра (500 Ом).

У схемі б), навпаки, струм через шуканий опір та струм амперметра співпадають: І=І_Х. проте, вольтметр вимірює сумарну напругу на шуканому опорі та амперметрові: U=U_х+U_А. з урахуванням цього факту розрахункова формула для опору для схеми б) отримує вигляд:

(3)

де R_А є опір амперметра (0,15 Ом).

Відносна похибка для цих випадків дорівнює:

Схема а):(4)

Схема б):

З останніх формул випливає, що схема а) доцільна тоді, коли R_х << R_V, а схема б), коли R_х >> R_А.

Зв'язок поміж шуканим опором та питомим опором проводу такий:

(5)

де S – площа перерізу проводу (діаметр проводу d = 3,6·10^-4 м.), а l – довжина.

Опис експериментальної установки

Експериментальною установкою є прилад для вимірювання питомого опору типу FPM – 01.

Функціональне призначення елементів управління є наступним:

W1 – вимикач живлення (мережі);

W3 – перемикач типу роботи, при вимірювані по технічному способу повинен бути натиснутий;

W2 – перемикач схеми вимірювань, якщо натиснутий, забезпечує схему а) мал..1 (тобто точний вимір струму), якщо відтиснутий – схему б) мал..1 (точний вимір напруги);

Р1 – регулятор сили струму;

РА1, РV1 – міліамперметр та вольтметр.

Порядок виконання роботи

1. Вирівняйте прилад за допомогою регульованих гвинтів на ніжках.

2. Пересуньте рухомий контакт приблизно на 70% довжини резистивного проводу відносно нерухомого контакту.

3. Натисніть перемикач W3, увімкнувши режим технічного способу вимірювань.

4. Натисніть перемикач W2, що забезпечить вимірювання по схемі а) мал.1.

5. Натисніть W1 – живлення приладу. Регулятором Р1 підберіть такий струм через міліамперметр, аби вольтметр показував відхилення стрілки приблизно на 2/3 шкали.

6. Показання приладів запишіть до таблиці. Замініть силу струму через провід і повторіть дослід декілька разів. Знайдіть значення R_х з формули (4).

7. Відтисніть перемикач W2, що забезпечить вимірювання по схемі б) мал..1. повторіть декілька разів те, що описано в п.5,6, користуючись формулою (4) для схеми б).

8. для кожного знайденого значення R_х знайдіть питомий опір за формулою (5). Оцініть середнє значення і похибки.

Таблиця 1

Схема а
№		I, A	U, В	RX, Ом		∆RX, Ом	ρ, Ом · м		∆ρ, Ом · м
1
2
3
4
5
сер
Схема б
1
2
3
4
5
Сер