WGiG
Imię i Nazwisko:
1. Mateusz Barwiński
2. Marcin Dragan
ROK II
GRUPA 1
ZESPÓŁ 3
Pracownia
fizyczna I i II
TEMAT:
Mostek Wheatstone'a
Nr ćwiczenia
32
Data
wykonania:
Data oddania:
Zwrot do
poprawy:
Data oddania:
Data
zaliczenia:
OCENA
Mostek Wheatstone'a jest układem do pomiaru oporów. Tworzy go połączenie czterech oporów
oraz galwanometru. Dwie gałęzie zewnętrzne utworzone są z dwóch rezystorów: Rx (czynnego) i
R2 (kompensacyjnego) oraz z dwóch gałęzi wewnętrznych układu o rezystancjach R3 i R4. Mostek
jest zasilany
z ogniwa galwanicznego lub z zasilacza, przy czym w przekątnej mostka jest włączony czuły
galwanometr G.
Przy odpowiednim doborze czterech rezystancji mostek można doprowadzić do stanu równowagi
przy którym prąd w gałęzi galwanometru nie płynie, co jest równoznaczne z brakiem różnicy
potencjałów w węzłach, do których jest dołączony galwanometr. Wynika z tego że prąd płynący
przez rezystancje
Rx jest równy prądowi płynącemu przez :
I1*Rx=I3*R3
I1*R2=I3*R4
rezystancje R2, podobnie jak prądy płynące w gałęziach rezystancji R3 i R4.
Z czego po podzieleniu stronami otrzymujemy:
R1/R2=R3/R4
Ponadto b jest różnicą całkowitej długosci drutu l i odległosci a:
b=la
Ostatecznie otrzymujemy:
Rx=R2*(a/(la))
Dokładność pomiaru mostka z drutem oporowym zależy przede wszystkim od
błędu wyznaczania odległości a.
Wykonanie ćwiczenia
Zgodnie z podanym schematem łącze obwód elektryczny.
Wykonuję pomiary wszystkich nieznanych oporów, za każdym razem zmieniając nastawy na
oporniku wzorcowym. Wyniki przedstawiłem w Tabeli 1.
R
x
obliczyłem ze wzoru:
R
x
=
R
2
a
l−a
R
x
=
23⋅
60,5
100−60,5
=
35,23
Wartosć średnią dla R
x
oblicyam ze wzoru:
R
x
=
1
n
R
xi
R
x
=
35,2336,2736,0536,2336,2734,2835,7032,6736,1535,78
10
=
35,47
Obliczam niepewnosć pomiarową typu A ze wzoru:
uR
x
=
x
i
−
x
śr
2
nn−1
uR
x
=
35,23−35,47
2
36,27−35,47
2
36,05−35,47
2
...35,78−35,47
2
90
=
0,37
Wykonuję analogiczne obliczenia dla połączenia równoległego i szeregowego. Wyniki zapisałem w
Tabeli 1.
Obliczam wartość oporu zastępczego
dla połączenia szeregowego, korzystając ze wzoru
R
ab
=R
a
+R
b
=35,47+99,52=149,99
dla połączenia równoległego, korzystając ze wzoru
1
R
ab
=
1
R
a
1
R
b
=
1
35,47
1
99,52
=
99,5235,47
35,47∗99,52
=
134,99
3529,97
R
ab
=
3529,97
134,99
=
26,15
Następnie, korzystając z prawa przenoszenia niepewnosci pomiarowych szacuje niepewność
wyznaczenia wartości oporu zastępczego. Wzór:
u
r
y=
u
r
2
x
1
u
r
2
x
2
u
r
2
x
3
...=
0,37
2
0,44
2
=
0,57
Wnioski:
Doświadczenie pozwoliło nam wyznaczyc nieznane opory R
x1
i R
x3
, oraz opory zastępcze dla połączenia
szeregowego i równoległego. Opory zmierzone w połączeniach równoległym i szeregowym różnią się od
obliczonych wartości zastępczych, a różnica między nimi jest nieznacznie przekracza granice niepewnosci
pomiarowych, może to być spowodowane niedokładymi pomiarami długości druta oraz odległosci
przesuwaka