Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
11
Добавлен:
18.03.2016
Размер:
87.02 Кб
Скачать

Мурманский филиал ПГУПС

Лабораторная работа по физике № 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Мурманск

2009

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Цель: ознакомиться с работой моста Уитстона, определить неизвестное сопротивление.

Оборудование: 1. Реостат.

2.Магазин сопротивлений.

3.Реохорд.

4.Гальванометр.

5.Источник тока.

6.Ключ.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Для нахождения точного значения Rx воспользуемся схемой равновесного мостика сопротивлений позволяющей по трем известным сопротивлениям найти значение четвертого.

Мост состоит из четырех плеч (см. рисунок): АД, ДВ, ВС, СА и двух диагоналей: ДЕС и АGВ. Плечи АС и СВ являются участками одного и того же проводника АВ с одинаковыми удельным сопротивлением и поперечным сечением по всей ее длине, натянутой в виде прямой линии вдоль линейки с миллиметровыми делениями.

Д

ε

 

Rм

 

 

K

 

Rx

 

 

 

 

 

 

 

A

RAC C

 

 

RBC

B

 

 

G

Вдоль этой проволоки может скользить подвижный контакт С, делящий ее на участки АС и СВ, образующие собой соответствующие плечи схемы моста. Такая проволока, натянутая на линейке с целениями, со скользящим по ней подвижным контактом называется реохордом.

Плечо ДВ представляет собой неизвестное сопротивление, значение которого мы хотим определить. Плечо АД образовано известным сопротивлением (штепсельным магазином сопротивлений). В диагональ ДЕС включен чувствительный гальванометр. В диагональ ДЕС включен источник напряжения э. д. с. ε и ключ К. Сопротивление магазина и положение скользящего контакта С можно подобрать так, что при

замыкании ключа К стрелка гальванометра не будет отклоняться. При этом через диагональ моста АGВ ток не идет.

Введем следующие обозначения:

Rx – искомое сопротивление плеча ДВ;

Rм – сопротивление магазина сопротивлений;

RAC – сопротивление участка АС реохорда;

RBC – сопротивление участка СВ реохорда;

I1 – сила тока на участке АД;

I2 – сила тока на участке ДВ;

I3 – сила тока на участке АС;

I4 – сила тока на участке СВ;

UАД, UДВ, UАС, UСВ – падения напряжения на соответствующих участках цепи.

Обратимся снова к схеме моста (см. рисунок). При условии равенства

нулю IAGB: UА =UB, UАД =UДВ, UАС =UСВ.

По первому закону Кирхгофа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1= I3, I2= I4.

 

(1)

Составляем пропорцию:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

=

U ДB

,

(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UAC

 

UCB

 

 

Подставим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1Rм

=

I2 Rx

,

 

I3 RAC

I4 RBC

 

 

 

 

 

Откуда, с учетом (1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

=

 

RBC

R

 

(3)

 

 

x

 

 

м

 

 

 

 

 

 

RAC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если нам известно сопротивление магазина Rм и отношение сопротивлений RВC и RAC то из соотношения (3) можно найти значение Rx.

Отношение сопротивлений RВC и RAC равно отношению длин соответствующих участков ВС и АС реохорда. Действительно плечи ВС и АС являются участками одной и той же проволоки АВ с одинаковым удельным сопротивлением ρ и одинаковым поперечным сечением S по всей ее длине.

Следовательно R

 

= ρ

lAC

,

R = ρ

lBC

,

AC

 

 

 

 

S

BC

S

 

 

 

 

где lAC – длина участка АС реохорда; lBC – длина участка ВC реохорда.

Тогда

RBC

=

lBC

,

(4)

RAC

lAC

 

 

 

 

Подставим выражение (4) в (3) получим окончательное выражение:

l

R = BC R . (5)

x lAC м

Отсюда видно, что для нахождения Rx нужно знать отношение длин участков реохорда и сопротивление магазина Rм в таком их подборе, чтобы при замыкании ключа К стрелка гальванометра не отклонялась.

ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1.установить подвижный контакт С так, чтобы lAC =10 см.

2.подобрать сопротивление магазина таким образом, чтобы ток через гальванометр не протекал (стрелка на 0).

3.рассчитать сопротивление Rx по формуле (5).

4.проделать опыт 6 раз, увеличивая lAC на 5 см.

5.результаты занести в таблицу.

№ п/п

lAC, м

lВC, м

Rм, Ом

Rx, Ом

Rx , Ом

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее

 

 

Контрольные вопросы к лабораторной работе «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ»

1)Закон Ома. Сопротивление.

2)Параллельное и последовательное соединение проводников.

3)Правила Кирхгофа.

4)Принцип действия моста Уитстона.

Соседние файлы в папке Лаб.раб_физика