AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

WYDZIAŁ PALIW I ENERGI

Energetyka

Fizyka

Ćwiczenie 32: Mostek Whitestone'a

Wykonali:

Findysz Anna

Witowski Marcin

Data wykonania: 14,12,2009r.

Data oddania: 18,12,2009r.

1. Wstęp teoretyczny

Znalezienie wielkości napięć i prądów płynących w poszczególnych częściach obwodu elektrycznego jest zagadnieniem podstawowym w konstrukcji układów o różnym przeznaczeniu. Rozwiązywanie obwodów opiera się na następujących prawach:

1. stosunek napięcia między końcami przewodnika do natężenia prądu jest wielkością stałą, nazywaną opornością (prawo Ohma),

2. w węzłach sieci, tzn. w punktach wspólnych dla trzech lub więcej przewodów algebraiczna suma prądów wpływających i wypływających musi być równa zeru
   (1 prawo Kirchoffa),

3. suma różnic potencjałów obliczonych kolejno wzdłuż zamkniętej pętli sieci - tzn. drogi, która zaczyna i kończy się w tym samym węźle, równa się zeru (2 prawo Kirchoffa).

Aby obliczyć prądy w poszczególnych gałęziach obwodu układamy (w -1) równań dla pierwszego prawa Kirchoffa i (n - w + 1) równań dla drugiego prawa Kirchoffa.

n - ilość gałęzi w obwodzie

w - ilość węzłów w obwodzie.

Rys. schemat mostka Whitestone'a

2. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z mostkiem Wheanstone'a jako przykładem zastosowania praw Kirchoffa do opisu złożonych obwodów elektrycznych. Pomiar nieznanych oporów oraz ich połączeń szeregowych i równoległych.

3. Przebieg ćwiczenia

1. Zmierzyliśmy miarką milimetrową długość drutu (stalowego).

2. Śrubą mikrometryczną zmierzyliśmy w kilu miejscach średnicę drutu d, obliczyliśmy wartość średnią średnicy oraz pole przekroju poprzecznego:

3. Wskazówkę czujnika ustawiliśmy na początku skali.

4. Na szalkę dokładaliśmy kolejno odważniki, po 10 N (1000g) każdy, i odczytywaliśmy wskazania czujnika. Podobnie postępowaliśmy, zmniejszając obciążenie (zdejmując kolejne odważniki).

5. Obliczyliśmy średnie wydłużenie przypadające na zmianę obciążenia 10 N (1000g) i ze wzoru

obliczyliśmy moduł Younga badanego drutu.

6. Doświadczenie przeprowadziliśmy w taki sam sposób dla drutu mosiężnego.

4. 
   Aparatura pomiarowa

Do wykonania ćwiczenia potrzebne są następujące pomoce:

• Statyw do pomiaru z przymocowanym na stałe czujnikiem zegarowym

• Odważniki kilogramowe

• Przymiar milimetrowy

• Śruba mikrometryczna

• Druty: mosiężny i stalowy

5. Wyniki, obliczenia i analiza błędów

R_x1

R2	a	Rx1	DRx/Rx	DRx
W	cm	W	%	W
5	71,8	12,73	0,400	0,14
7	64,6	12,77	0,400	0,13
10	55,7	12,57	0,401	0,13
15	45,2	12,37	0,401	0,13
20	38,6	12,57	0,402	0,13
25	33,4	12,54	0,402	0,14
27	31,6	12,47	0,403	0,14
30	29,1	12,31	0,404	0,14
35	26,4	12,55	0,405	0,14
40	23,8	12,49	0,406	0,14
RxŚrednie		12,54	0,402	0,14

R_x2

R2	a	Rx2	DRx/Rx	DRx
W	cm	W	%	W
10	72,6	26,49	0,400	0,19
15	63,6	26,21	0,400	0,19
20	56,5	25,98	0,400	0,19
30	45,6	25,15	0,400	0,19
40	38,6	25,15	0,401	0,19
45	35,8	25,10	0,401	0,19
50	34,0	25,76	0,401	0,19
60	29,1	24,63	0,402	0,19
65	27,7	24,91	0,402	0,19
70	25,5	23,96	0,403	0,19
RxŚrednie		25,33	0,401	0,19

R_x3

R2	a	Rx2	DRx/Rx	DRx
W	cm	W	%	W
20	74,1	57,22	0,400	0,19
30	65,6	57,21	0,400	0,19
40	58,8	57,09	0,400	0,19
60	48,5	56,50	0,400	0,19
80	41,2	56,05	0,401	0,19
90	38,2	55,63	0,401	0,19
100	35,7	55,52	0,401	0,19
120	31,0	53,91	0,402	0,19
140	28,1	54,71	0,402	0,19
160	25,5	54,76	0,403	0,19
RxŚrednie		55,86	0,401	0,19

Połączenie szeregowe R_x2 i R_x3

R2	a	Rx2+Rx3	DRx/Rx	DRx
W	cm	W	%	W
30	74,1	85,83	0,400	0,33
40	67,6	83,46	0,400	0,32
50	62,6	83,69	0,400	0,33
60	57,8	82,18	0,401	0,32
70	54,3	83,17	0,401	0,32
80	51,2	83,93	0,402	0,33
90	47,3	80,78	0,402	0,32
100	44,8	81,16	0,403	0,33
110	42,6	81,64	0,404	0,33
120	40,1	80,32	0,404	0,33
RxŚrednie		82,61	0,402	0,33

Połączenie równoległe R_x2 i R_x3

R2	a	(1/Rx1)+(1/Rx2)	DRx/Rx	DRx
W	cm	W	%	W
7	71,8	17,82	0,400	0,08
10	63,9	17,70	0,400	0,08
15	54,1	17,68	0,401	0,08
20	46,8	17,60	0,402	0,08
25	41,2	17,52	0,403	0,08
30	36,8	17,47	0,405	0,08
35	33,3	17,47	0,407	0,08
40	30,5	17,55	0,410	0,08
45	27,8	17,33	0,412	0,08
50	25,6	17,21	0,415	0,08
RxŚrednie		17,54	0,406	0,08

Połączenie szeregowe( równoległe R_x1 i R_x2) + R_x3

R2	a	(1/Rx1)+(1/Rx2)	DRx/Rx	DRx
W	cm	W	%	W
30	68,6	66,15	0,400	0,08
40	62,5	65,54	0,400	0,08
60	52,4	66,05	0,401	0,08
80	44,5	64.14	0,402	0,08
100	39,1	64,20	0,403	0,08
120	34,8	64,05	0,405	0,08
140	31,4	64,08	0,407	0,08
160	28,7	64,40	0,410	0,08
180	26,1	63,57	0,412	0,08
190	25,5	65,03	0,415	0,08
RxŚrednie		64,72	0,406	0,08

Połączenie szeregowe: 25,33+55,86 = 81,19

Zmierzone: 82,61 0,33

Połączenie równoległe:
=
= 17,42

Zmierzone: 17,54 0,08

Połączenie mieszane:
+Rx3 =
+55,86 = 64,25

Zmierzone: 64,72

6. Wnioski

---