ĆWICZENIE NR 40
WYZNACZANIE OPORU ELEKTRYCZNEGO METODĄ MOSTKA WHEATSTONA
WSTĘP TEORETYCZNY
Mostkiem Wheatstone'a nazywamy pokazany na rysunku układ elementów elektrycznych służących do pomiaru prądu elektrycznego. Obwód mostka składa się z dwóch równolegle połączonych gałęzi ACB i ADB. Punkty A i B połączone są z źródłem prądu stałego (przez opornik Rz), a punkty C i D z galwanometrem lub czułym mikroamperomierzem. Oporniki Rp i R2 mogą być dwiema częściami potencjometru dekadowego, wtedy punkt C odpowiada suwakowi potencjometru. Suma oporów Rp i R2 jest wielkością stałą.
Pomiar polega na takim dobraniu położenia punktu C by przez galwanometr nie płynął prąd, wtedy mówimy, że mostek jest zrównoważony.
Przy zrównoważonym mostku, pomiędzy punktami C i D nie ma różnicy potencjałów (UCD = 0), a przez oporniki X1, R1 płynie prąd o taki samym natężeniu I1. Również przez oporniki Rp i R2 płynie prąd o takim samym natężeniu I2.
Zgodnie z II prawem Kirchoffa możemy zapisać:
Gdy stosowane w mostku oporniki posiadają znaczny opór, a stosowane napięcia nie przekraczają 4,5 V nie musimy stosować opornika zabezpieczającego Rx. Galwanometr G musi posiadać urządzenie zabezpieczające, składające się z włączonego w szereg opornika radiowego o dużym oporze zbocznikowanego w przyciskiem dzwonkowym. Poprzez naciśnięcie przycisku uzyskujemy pełną czułość miernika.
Można także zastosować precyzyjne mostki fabryczne, w których większość elementów (Rp, R1, R2) jest wbudowane w jednej skrzynce posiadającej zaciski do podłączenia opornika X1, baterii B oraz galwanometru G. Skrzynka może mieć jeszcze inne zaciski, bowiem często ma zastosowanie uniwersalne, posiada także włączniki B - źródła prądu baterii, galwanometru oraz 0,1 G, który służy do włączania galwanometru przez opór zabezpieczający.
Obliczenia i pomiary
DEKADA (Dokładność 1 Ω)
MOSTEK MWH 91 (Dokładność 0.1 Ω)
Analiza błędów
Wnioski
Można zaobserwować pewną zależność, a mianowicie im większy opór, tym większym błędem jest obarczony pomiar.
Powstałe błędy wynikają prawdopodobnie z niedoskonałości połączeń, jak również niedoskonałości odczytu z przyrządu, jednakże błędy nie są zbyt wielkie.