Pracownia elektryczna i elektroniczna		Rok Szkolny
	Pomiar rezystancji			Cw.
	DATA:	Zał
				Spr
				wyk
				ocena

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru rezystancji oraz nabycia umiejętności łączenia układów realizujących metodę pośrednią .

2.Podstawy teoretyczne ćwiczenia .

Poruszający się w danym materiale strumień elektronów tworzący prąd elektryczny spotyka na swojej drodze pewien „sprzeciw” stawiany przez ten materiał . Ta właściwość „sprzeciwiania się” materiału jest scharakteryzowana rezystancją R .

Jeżeli przez element przewodnika , do którego jest doprowadzone napięcie U , przepływa prąd I , to rezystancja tego elementu jest określona zależnością wynikającą z prawa Ohma :

R = U / I

Jednostką rezystancji jest jeden om (1Ω) .

Metoda bezpośrednia pomiaru rezystancji polega na odczycie wartości mierzonej wielkości z podziałki przyrządu przeznaczonego tylko do pomiarów danej wielkości . Przyrządami służącymi do pomiarów rezystancji są : mikroomomierze , omomierze i megaomomierze wyskalowane odpowiednio w μΩ , Ω , MΩ .

Metoda pośrednia polega na zestawieniu różnych przyrządów pomiarowych i elementów w układ pomiarowy . W takim układzie wyznacza się wielkości pomocnicze , które służą do wyznaczania (obliczania) wartości wielkości poszukiwanej . Ze względu na różnorodność przyrządów pomiarowych i dużą liczbę możliwości ich połączeń istnieje wiele metod pośrednich pomiaru rezystancji .

Wiele różnorodnych metod pomiarowych jest uwarunkowane potrzebą pomiarów rezystancji w szerokim zakresie (od k. 10^-6 Ω do ok. 10¹⁶ Ω) . Jedne układy przeznaczone do pomiaru rezystancji małych , inne do pomiaru rezystancji dużych .

Ze względu na wymaganą dokładność pomiary dzielimy na : Techniczne i laboratoryjne . Do pomiarów technicznych , jak i laboratoryjnych mogą być stosowane metody pośrednie i bezpośrednie .

Metodą techniczną można dokonywać pomiaru rezystancji za pomocą woltomierza i amperomierza , woltomierza i watomierza , amperomierza i watomierza . Oprócz tego istnieją bardzo proste metody porównawcze pomiaru .

Mostek Wheatstone'a jest układem elektrycznym przeznaczonym do pomiarów rezystancji w zakresie 1 ....10⁷Ω.

Mostek jest zbudowany z czterech rezystorów tworzących tzw. ramiona . W jednej z przekątnych A-B znajduje się źródło napięcia stałego o sile elektromotorycznej E i rezystancji wewnętrznej r , w drugiej C-D wskaźnik zera (równowagi) , którym jest najczęściej galwanometr magnetoelektryczny . Pod wpływem napięcia U w gałęzi głównej mostka płynie prąd I , który w punkcie A rozdziela się na prądy I₁ i I₂ .

Na rezystorach R1 i R3 prądy te powodują powstanie spadków napięcia U₁ i U₃ .

Stan mostka , w którym napięcia U₁ i U₃ są sobie równe , nazywamy stanem równowagi . Warunkiem równowagi jest zatem zależność :

R1R4 = R2R3 .

Równowagę mostka ustala się zmieniając wartość rezystancji jednego z rezystorów : R1 , R2 , R3 lub R4 i obserwując przy tym zachowanie się plamki świetlnej galwanometru . Położenie plamki w pozycji zerowej oznacza brak prądu w gałęzi C-D , czyli równość potencjałów C i D . Mostek jest wtedy w równowadze i obowiązuje zależność : R1R4 = R2R3 , z której przy znanej wartości rezystancji trzech ramion mostka można wyznaczyć nieznaną rezystancję czwartego ramienia .

Techniczne mostki Wheatstone'a zamiast rezystorów R2 i R4 mają drut ślizgowy , po którym może poruszać się szczotka połączona z jednym z biegunów baterii umieszczonej wewnątrz obudowy . Rezystancję R_z można zmieniać skokowo ustalając rząd wielkości mierzonej . Dokładne zrównoważenie uzyskuje się przez nastawienie położenia szczotki stykającej się z drutem ślizgowym .

Mostki Wheatstone'a techniczne i laboratoryjne mają przycisk (łącznik) służący do połączenia układu pomiarowego ze źródłem zasilania . Dolna granica zakresu pomiarowego mostków Wheatstone'a jest ograniczona wpływem rezystancji przewodów łączących , a górna - wpływem rezystancji izolacji elementów układu .

przeznaczonym do pomiarów Mostek Thomsona jest układem elektrycznym rezystancji w zakresie od 10^-4 do 1Ω.

Mostek taki zbudowany jest z sześciu rezystorów tworzących mostek podwójny . W torze prądowym znajduje się źródło napięcia stałego o sile elektromotorycznej E , amperomierz magnetoelektryczny A , wyłącznik W , rezystor suwakowy R służący do nastawiania prądu , rezystor wzorcowy R_w , rezystor badany R_x oraz przewód o rezystancji r łączący zaciski prądowe rezystorów R_w i R_x . W przekątnej układu złożonego z rezystorów R3 , R'3 , R4 i R'4 znajduje się wskaźnik zera (równowagi) - galwanometr magnetoelektryczny G . Warunek równowagi takiego mostka dany jest w postaci wzoru :

R_xR4 = R3R_{w .}

Z powyższego wzoru wynika zależność z której możemy obliczyć rezystancję R_x :

R_x = R_w*(R3/R4) .

3. Wykaz aparatów i przyrządów .

- P 104/103/1 50 [Ω]/1.3 [A] ,

- P 122/66/1 270 [Ω]/0.6 [A] ,

• opornica dekadowa 310025 ,

• amperomierz magnetoelektryczny 06369 ,

• omomierz magnetoelektryczny 2511356,78 ,

• mostek Wheatstone'a 10268 ,

• mostek Thomsona 1706317 ,

• polautomatyczny omomierz MK-2A,

• opornica 79[Ω]/1,1 A,

• mostek uniwersalny RLC z odczytem cyfrowym,

4. Opis przebiegu ćwiczenia .

1. Pomiar rezystancji metodą bezpośrednią .

1. mostkiem Thomsona

Lp.	Rd[Ω]	Rx[Ω]
1	76	----------------
2	7k	----------------
3

b) mostkiem Wheatstonea

Lp.	Rd[Ω]	Rx[Ω]
1	76	76
2	7k	6,9k

c) mostkiem uniwersalnym RLC

Lp.	Rd[Ω]	Rx [Ω]
1	76	74
2	7k	7k
3

_d) pomiar rezystancji omomierzem:

lp.	Rd[Ω]	Rx[Ω]
1	76	100
2	7k	6,9 k
3

5. WNIOSKI:

• _{pomiar rezystancji omomierzem jest najszybszym sposobem dokonania pomiaru , lecz najbardziej niedokładnym}

• _{najmniejsze błedy w pomiarze rezystancji wystepują w metodzie bezpośredniej (mostkiem Thomsona i Weastonea)}

• _{mostek Weastonea służy do pomiaru dużych rezystancji , zaś mostek Thomsona do pomiaru małych rezystancji}

---