Magdalena Brzyska

nr albumu: 162854

wydział: CHEMICZNY

kierunek: TECHNOLOGIA CHEMICZNA

rok studiów: I

Sprawozdanie.

Ćwiczenie nr 5.

Mostki prądu stałego.

Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z mostkiem Wheatstone'a do pomiaru rezystancji oraz jego właściwościami w zastosowaniach jako mostek zrównoważony i wychyłowy .

Potrzebne wzory.

Układy pomiarowe.

1. Pomiar dla R₂ ustawionego na pomiar wewnętrzny.

Celem tego pomiaru było zrównoważenie mostka, czyli ustawienie oporu R₁ tak, aby woltomierz wskazywał wartość jak najbliższa 0. Pomiar zaczęliśmy od 150[Ω] ustawionych na oporniku dekadowym i zakresu woltomierza 10 [V]. Ponieważ wartość napięcia wskazywanego przez woltomierz była dość odległa od 0 zaczęliśmy zmniejszać opór R₁ przy zakresie woltomierza 1 [V]. Tak zbliżyliśmy się do wartości 100[Ω] gdzie wartość napięcia U wynosiła 0,0004 [V]. Aby upewnić się, ze jest to najbliższa wartość 0 zakres woltomierza został zmieniony na 100 [Mv] a odczyt wynosił 0,38[V]. Aby sprawdzić, czy 100[Ω] to poprawny wynik rezystancji pierwszej dalej zmniejszano opór, przy zakresie 1 [V]. Napięcie na woltomierzu zaczęło wzrastać a znak z ujemnego przy oporze powyżej 100[Ω] zmienił się na dodatni poniżej 100[Ω].

Pomiar ten potwierdził słuszność wzoru:

z którego wynika, że przy naszych ustawieniach (
) w stanie równowagi opór R₁=100[Ω].

2. Pomiar dla R₂ ustawionego na pomiar wewnętrzny.

Pomiar ten polegał na badaniu oporu nieznanego włączonego do mostka za pomocą zmian oporu R₂ na oporniku dekadowym. Pomiary te wykonano dla dwóch różnych rezystorów o nieznanych oporach. W obu przypadkach nasze zadanie polegało na znalezieniu napięcia jak najbliższego 0[V] najbliższego pomocą zmian rezystancji R₂ oraz w celu jak najdokładniejszej wartości zmieniano zakres woltomierza.

1. rezystor 1

W tym przypadku badaliśmy jak na pomiar i wartość ustawianą na oporniku dekadowym wpływa różny stosunek rezystancji R₄ i R₃

• 
  

Pomiar rozpoczęliśmy od wartości R₂=940[Ω], dla której przy zakresie 10[V] woltomierz wskazywał U=0,001[V]. Zmieniając zakres do 100[Mv] i zmniejszając opór stwierdziliśmy, że mostek jest zrównoważony dla R₁=939,3[Ω], gdzie przy kolejnych zmianach oporu napiecie wskazywane przez woltomierz „oddalało” się od 0. Dzięki temu mogliśmy obliczyć opór nieznanej rezystancji korzystając ze wzoru

Ponieważ stosunek R₄ i R₃ miał się tak jak 1:1 więc łatwo obliczyć, że R₁=939,3[Ω];

• 
  

Badanie napięcia rozpoczęliśmy od rezystancji R₂=9400[Ω] i tak zmniejszając zakres woltomierza i opór R₂ otrzymaliśmy wynik, że R₂ = 9394,8[Ω]. Zmiany napięcia przy takich ustawieniach można było zaobserwować dla wartości ok. 0,3 [Ω]

Wynik tego pomiaru pozwala ustalić ile wynosi opór R₁, należy wykorzystać wzór, pamiętając, że stosunek rezystancji R₄ i R₃ wynosił 1:10, czyli

, co uwzględniając niepewności pomiaru jest wartością zbliżona do rezystancji obliczonej w przypadku pierwszym;

• w tym przypadku
  

Porównując wcześniejsze opory pomiar rozpoczęliśmy od wartości R₂=93,8[Ω], następnie jak w poprzednich przypadkach zmniejszając opór i zakres woltomierza otrzymaliśmy wartość R₂ = 93,7[Ω]. Zmiany napięcia przy takich ustawieniach można było zaobserwować dla wartości ok. 0,1 [Ω].

łatwo więc obliczyć, że opór R₁ w tym przypadku wynosił 937 [Ω], co może się mieścić w granicy błędu.

2. rezystor 2

W tym przypadku badaliśmy jak na pomiar i wartość ustawianą na oporniku dekadowym wpływa różny stosunek rezystancji R₄ i R₃

• 
  

W tym przypadku wartość rezystancji jaka dawała napięcia najbliższe 0[V] przy zakresie 100[mV] wynosiła R₂=7641,0[Ω]. Najmniejsze różnice jakie można było zaobserwować we wskazaniach woltomierza następowały przy zmianie oporu na oporniku dekadowym o 1[Ω].

Wnioski.

Wszystkie te pomiary miały pokazać, jak w łatwy sposób można wyznaczyć nieznany opór podłączony do układy. Wartości otrzymane przy zmianie stosunku oporów R₄ i R₃ mimo, ze nie dały identycznych wartości były do siebie zbliżone, mieściły się w granicach błędu.

Pomiary mostkowe polegają na taki doborze oporników w układzie, aby różnica potencjałów miedzy punktami A i C (rys.1) dawała wartość [V]. w takim przypadku znając stosunek oporów R₄ i R₃ oraz wartość oporu drugiego można w łatwy sposób wyznaczyć badaną rezystancje elementu załączonego do układu.

Ogólnie pomiar mostkowy polega na doprowadzeniu mostka do stanu równowagi poprzez zmianę rezystancji R₂ (wartości rezystancji R₄ i R₃ pozostają w czasie pomiaru nie zmienione). Znając wzór opisujący stan równowagi

oraz wartości R₄, R₃,R₂ można wyznaczyć R₁-opór nieznany.

ćwiczenie nr 5 - Magdalena Brzyska, nr albumu 162854, piątek - 11¹⁵

---