Экспериментальная часть

Измерение сопротивления можно провести, собрав простейшую цепь (рис.1). Напряжение на участке цепи МN измеряют вольтметром. Ток, текущий по проводнику, определяют из показаний амперметра Эксперимент проводят на установке FРМ – 01, позволяющий осуществить две электрические схемы включения амперметра и вольтметра в цепь. А.

Общий вид прибора представлен на рисунке 2.

Основание 1 оснащено регу-лируемыми ножками, которые позволяют выравнивать прибор. К основанию прикреплена колонна 2 с нанесенной метрической шкалой 3. На колонне установлены два неподвижных кронштейна 4 и один подвижный кронштейн 5, который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любое положении. Между верхним и нижним крон-штейнами натянут провод 6, который прикреплен к держателям 7.

Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается плотное соединение с проводом. На подвижном кронштейне нанесена черта, отсекающая длину отрезка измеряемого провода. Нижний, верхний и центральный подвижный контакты проволоки соединяются при помощи проводов низкого сопротивления с измерительной частью прибора 8, помещенной в центральном корпусе у основания.

Порядок работы

1. Определить с помощью микрометра или штангенциркуля диаметр d проволоки.

2.Исследовать экспериментально зависимость сопротивления проволоки R от ее длины l. Измерения провести для 5-10 значений длины, от l=0,3l₀ до l = l₀, где l₀ – полная длина проволоки. Результаты измерений записать в таблицу 1. Погрешности DU и DI определяются по классу точности вольтметра и амперметра (они одинаковы по всей шкале для каждого из приборов). Относительная погрешность сопротивления вычисляется по формуле

где значения U и I соответствуют данной длине проводника.

Таблица 1

№	l,м	Dl,м	U, B	DU, B	I, A	DI,A	R, Oм	Rср, Ом	r, Ом×м
1. 2. 3. 4. 5.

 

3. Построить график зависимости сопротивления R от длины проволоки.

 

Контрольные вопросы

1. Что называется силой тока? Плотностью тока?

2. Что такое сторонние силы? Какова их природа?

3. В чем заключается физический смысл электродвижущей силы,

напряжения, разности потенциалов?

4. От чего зависит сопротивление проводников?

5. Что такое удельное сопротивление проводника? От чего оно зависит?

6. Что называется сверхпроводимостью проводника?

7. Как в условиях опыта уменьшить погрешность величины удельного

сопротивления?

 

 

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

С ПОМОЩЬЮ МОСТИКОВОЙ СХЕМЫ

Ц е л ь р а б о т ы: определить сопротивление каждого проводника, их общее сопротивление при последовательном и параллельном соединении.

П р и б о р ы: магазин сопротивления, реохорд, нулевой гальванометр, источник постоянного тока и 10 соединительных проводников.

 

Т е о р и я м е т о д а

Одним из способов определения неизвестного сопротивления является мостиковая схема (схема 1). Четыре сопротивления образуют четырехугольник, в одну из диагоналей включают гальванометр, а в другую- источник питания. При замыкании в цепи в ней возникает ток, который фиксируется гальванометром. На сопротивлениях устанавливается разность потенциалов Dj_АВ, Dj_АD, Dj_ВC, Dj_DC. По закону Кирхгофа ток в узле А разветвляется по двум параллельным ветвям AB и AD I = I₁ +I₃.

 

В   R3 IG R4   АС R1 R2 І D К e схема -1

В узле В ток I3 развет-вляется I3 = IG + .В узле D токи IG и I1 сходятся и дают т.е. = IG + I1, а токи и в узле С дают ток I = + . Но можно подобрать сопротивление, что потенциалы точек В и D будут одинаковыми (DjВD= 0)и ток на участке будет равен нулю. В этом случае через сопротив-ления R 1и R2 протекает ток I1, а через сопро-тивления R3 и R4 протекает ток I3 и разность потенциалов на участках AB и AD, BC и DC соответ

-ственно равны, т.е.

Dj_АВ=Dj_АD, Dj_ВC= Dj_DC

 

По закону Ома разность потенциалов равна произведению силы тока на сопротивление, поэтому можно составить следующие соотношения

I₃ R₃ = I₁ R₁ (1)

I₃ R₄ = I₁ R₂ (2)

Разделив первое равенство на второе, получим формулу для расчета одного из четырех из сопротивлений: , например, (3)

На лабораторной установке (схема 2) вместо сопротивлений R₁ и R₂ берется однородная проволока одинакового сечения по всей длине

l= 50 см натянутая между точками А и С имеющий скользящий контакт D (реохорд АС). Тогда сопротивления отдельных участков будут пропорциональны их длинам

AD = l_{1 ,} DC = l₂, (4)

и расчетная формула примет вид (5)

В данной работе цепь собирается по схеме. В качестве известных сопротивлений берется R_м и реохорд АС.

 

В

 

 

R_x R_M

l₁ l₂

АDС

 

+ -

К e

Схема – 2

Порядок работы

1. Собрать схему 2.

2. Установить на магазине сопротивление по указанию преподавателя.

3. Замкнуть на короткое время ключ и подобрать на реохорде такое положение движка, при котором гальванометра установится на нуль. Отсчитать длины l₁ и l₂ по шкалереохорда.

4. Повторить измерение при других значениях сопротивления магазина.

5. Рассчитать неизвестное сопротивление по формуле (5):

3. Заменить первое сопротивление вторым и рассчитать его таким же способом.

4. Соедините оба проводника последовательно, а затем параллельно и вычислить их общее сопротивление.Используя найденные значения сопротивлений первого и второго проводников, рассчитать по формулам R = R₁+ R₂, их общее сопротивление и сравнить с найденными значениями в опыте.

5. Все данные занести в таблицу.

 

Таблица

Rх	№	Rм, Ом	l1, см	l2, см	Rx, Ом	< Rx>, Ом	DRx, Ом	<DRx> Ом	Rтеор
Rх1
Rх2
Rпосл
Rпар

 

Контрольные вопросы

1. Что такое ток? Сила тока? Плотность тока?

2. В каких единицах измеряется сила тока, плотность тока?

3. Записать законы Ома для участка цепи, замкнутой цепи, неоднородного участка и в дифференциальной форме.

4. Объяснить принцип действия мостиковой схемы.

5. Записать законы Кирхгофа для узла, контура.