Politechnika Krakowska |
|
rok: 1998/99 |
nr ćwiczenia |
Fizyka Techniczna |
MARCIN |
semestr: I |
21 |
Grupa: C |
KUK |
Ocena: |
Podpis: |
Zespół: 8 |
|
|
|
Pomiar oporu elektrycznego i oporu włąściwego metali za pomocą mostka Wheatstone'a.
Wzór na opór elektryczny drutu:
Jeżeli ten sam prąd przepływa przez dwa różne opory, to stosunek tych oporów równa się stosunkowi napięć na ich końcach:
. Ten związek wykorzystuje się do pomiaru oporów za pomkocą układu, zwanego mostkiem Wheatstone'a. Między punktami A i B rozpięty jest wzdłuż podziałki milimerowej drut oporowy (zazwyczaj manganiowy dla uniknięcia sił termoelektrycznych w styku z miedzią) o jednostajnym przekroju. Długość drutu oporowego AB równa jest 1,000 m. Wzdłuż drutu AB jest przesuwalny „styk”, który dzieli drut na dwa odcinki AD i DB o długościach l1 i l2. Przy założeniu jednorodności drutu pod względem oporu właściwego i przekroju S wzdłuż całej jego długości opory odcinków AD i DB są wprost proporcjonalne do ich długości:
.
Równolegle do drutu oporowego AB włączone są szeregowo połączone: nieznany opór Rx i opór RN z opornika wzorcowego. Oba te opory łączą się ze sobą w punkcie C. Zmieniając położenie styku na drucie oporowym, można znalęźć na nim taki punkt D, w którym jest ten sam potencjał, co w punkcie C; wówczas przez galwanometr G prąd nie płynie Ig = 0. Stan ten nosi nazwę równowagi mostka.
DOŚWIADCZENIE:
Lp. |
U[mV] |
I[mA] |
Rx[Ohm] |
1 |
355 |
36 |
9,88 |
2 |
400 |
40 |
10 |
3 |
560 |
56 |
10,01 |
4 |
680 |
69 |
9,86 |
5 |
750 |
76 |
9,88 |
Rx=9,88[Ω]
Rx=10[Ω]
Rx=10,01[Ω]
Rx=9,86[Ω]
Rx=9,88[Ω]
Błąd względny:
Pomiary dla pierwszego przewodnika.
Rx=10,49[Ω] RN=10[Ω] l1=51,2[cm] l2=48,8[cm]
Rx=10,52[Ω] RN=13[Ω] l1=44,75[cm] l2=55,25[cm]
Rx=10,4[Ω] RN=30[Ω] l1=25,75[cm] l2=74,25[cm]
Pomiary dla drugiego przewodnika.
Rx=8,62[Ω] RN=10[Ω] l1=46,3[cm] l2=53,7[cm]
Rx=8,84[Ω] RN=13[Ω] l1=40,5[cm] l2=59,5[cm]
Rx=8,56[Ω] RN=30[Ω] l1=22,7[cm] l2=77,8[cm]
Wyznaczanie oporu właściwego dla pierwszego przewodnika:
Lp |
d[mm] |
l[mm] |
1 |
0,375 |
2020 |
2 |
0,38 |
2025 |
3 |
0,38 |
2030 |
4 |
0,375 |
2027 |
5 |
0,38 |
|
6 |
0,375 |
|
7 |
0,38 |
|
8 |
0,375 |
|
9 |
0,375 |
|
10 |
0,38 |
|
Średnia |
0,3775 |
2025,5 |
ρx=0,058⋅10-6 [Ωm]
ρx=0,058⋅10-6 [Ωm]
ρx=0,0575⋅10-6 [Ωm]
Błąd przy pomiarze oporu właściwego.
Wyznaczanie oporu właściwego dla drugiego przewodnika:
Lp |
d[mm] |
l[mm] |
1 |
0,38 |
2010 |
2 |
0,375 |
2010 |
3 |
0,37 |
2015 |
4 |
0,37 |
2010 |
5 |
0,375 |
|
6 |
0,37 |
|
7 |
0,38 |
|
8 |
0,375 |
|
9 |
0,37 |
|
10 |
0,37 |
|
Średnia |
0,3735 |
2011,25 |
ρx=0,0471⋅10-6 [Ωm]
ρx=0,0483⋅10-6 [Ωm]
ρx=0,0468⋅10-6 [Ωm]
Błąd przy pomiarze oporu właściwego.
Wnioski:
Wartości uzyskane z dużym przybliżeniem odpowiadają (kolejno) Cynkowi i Stali. Błędy pomiarowe w dużej mierze wynikają z niemożliwości dokładnego zmierzenia długości drutów. Ponadto, podczas pomiarów mostkiem szkolnym jego poszczególne elementy były z