Ćwiczenie 2, Ćwiczenie 2 (1),  WTŻ I, gr


Monika Wojakowska

WTŻ I, gr.10

2002-03-26

Ćwiczenie 42. Wyznaczanie oporu elektrycznego metodą mostka Wheatstone a.

Celem ćwiczenia jest wyznaczanie oporu elektrycznego wyżej wymienioną metodą

Opór elektryczny R danego przewodnika jest to stosunek napięcia U zmierzonego na końcach przewodnika, przez który płynie prąd o natężeniu I. Prawo Ohma mówi,że natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest proporcjonalne do napięcia przyłożonego do jego końców i jest wyrażane wzorem

0x01 graphic

Jednostką oporu elektrycznego jest 1Ω=1V/A.

Opór elektryczny przewodników metalicznych jest wynikiem oddziaływania nośników prądu (elektronów) z jonami sieci krystalicznej. Zależy on od cech geometrycznych przewodnika, tzn od długości l i pola przekroju S oraz od rodzaju materiału z jakiego jest wykonany:

0x01 graphic

Współczynnik proporcjonalności ρ charakteryzujący rodzaj materiału nazyazmy oporem właściwym przewodnika. Jednostką oporu właściwego jest 0x01 graphic
.

W obwodach prądu występują układy oporów połączonych szeregowo tak jak to widać na rysunku, opór zastępczy n ma wtedy wartość:0x01 graphic

0x01 graphic

W obwodach prądu występują również układy oporów połączonych równolegle co widać na rysunku, opór zastępczy n ma wtedy wartość:0x01 graphic

0x01 graphic

I Prawo Kirchoffa.

Suma algebraicznych natężeń prądó wpływających i wypływających z węzła, czyli punktu obwodu, w którym zbiega się kilka przewodów 0x01 graphic
,równa się zeru0x01 graphic
. Prądy wpływające do węzła uważamy za dodatnie, a prądy wypływające z węzła za ujemne.

II prawo Kirchoffa

W obwodziezamkniętym suma sił elektromotorycznych równa się sumie spadkó napięć na oporach.

0x01 graphic

Pomiar oporu elektrycznego za pomocą mostka Wheatstone a według rysunku 1.

Wyznaczany opór 0x01 graphic
, łączymy szeregowo z oporem wzorcowym 0x01 graphic
. Wolne końce połączonych oporników łączymy z punktami A i C, pomiędzy którymi rozpięty jest drut oporowy wzdłuż podziałki milimetrowej. Punkt B, współny dla oporów 0x01 graphic
łączymy poprzez miliamperomierz G z suwakiem D, który może swobodnie ślizgać się po drucie. Włączając zasilacz Z prąu stałego, przykładamy napięcie do punktów A i C. Szukamy teraz takiego położenia suwaka D na strunie, aby przez odcinek BD prąd nie płynął (galwanometr musi wskazywać zerową wartość natężenia prądu). Wóczas mostek jest zrównoważony, czyli potencjały punktów B i D są sobie równe i napięcie w poszczegółnych gałęziach obwodu spełniają warunek: 0x01 graphic
, 0x01 graphic

Z I Prawa Kirchoffa wynika, że jeśli przez odcinek BD prąd nie płynie, to:0x01 graphic
, 0x01 graphic
.

Korzystając z prawa Ohma równości możemy wyrazić następująco:

0x01 graphic

Po podzieleniu tych równań stronami otrzymamy:0x01 graphic
.

Ze względu na związek 0x01 graphic
, biorąc pod uwagę, że cała struna ma wszędzie jednakowe pole przekroju, stosunek oporów 0x01 graphic
możemy zastąpić stosunkiem ich długości0x01 graphic
.

Z dwóch ostatnich równości otrzymujemy wzór na szukaną wartość oporu

Wykonanie pomiarów.

Zestawiamy obwód elektryczny tak jak to widać na rysunku powyżej, przy czym: 0x01 graphic
opornik wzorcowy dekadowy,0x01 graphic
opornik badany, Z - źródło prądu stałego, G - galwanometr (miliamperomierz), W - wyłącznik z oporem zabezpieczającym. Przy otwartym wyłączniku W ustawiamy opornicę dekadową na wartość 10Ω i włączamy zasilacz Z (napięcie ok. 2V). Dobieramy położenie suwaka D na strunie tak, aby galwanometr wskazywał wartość 0. Po zamknięciu klucza W położenie to ustalamy bardziej precyzyjnie i odczytujemy wartość długości odcinków 0x01 graphic
Obliczamy ze wzoru 0x01 graphic
wartość szukanego oporu - jest to wartość orientacyjna, obciążona dość dużym błędem pomiarowym. Oznaczamy wyznaczoną wartość 0x01 graphic
jako 0x01 graphic
.

Z rozważań opartych na rachunku błędów wynika, że minimalny błąd pomiaru otrzymujemy wówczas, gdy zrównoważenie mostka zachodzi przy ustawieniu suwaka w połowie długości struny. W związku z tym, właściwe pomiary wykonujemy dobierając opór wzorcowy 0x01 graphic
tak, aby był on w przybliżeniu równy wartości0x01 graphic
wyznaczonej wcześniej.

Następnie wykonujemy trzy pomiary oporu 0x01 graphic
. Ustawiamy na opornicy dekadowej kolejno trzy różne, ale bliskie 0x01 graphic
wartości oporu wzorcowego. Otrzymujemy w ten sposób trzy wartości 0x01 graphic
jako właściwą wartość oporu przyjmujemy średnią arytmetyczną:0x01 graphic
. Identycznie wyznaczamy nieznany opór następnego opornika - 0x01 graphic
.

Potem łączymy badane oporniki szeregowo i dokonujemy pomiaru oporu wypadkowego za pomocą mostka Wheatstone a. W ten sam sposób wykonujemy pomiary dla połączenia równoległego.

Zestawiamy układ według rysunku i badamy opór stali.

Dla otrzymanych wyników przedstawionych w załączonej tabelce obliczam opór dla stali

Wartość orientacyjna 0x01 graphic

Pomiar I 0x01 graphic

Pomiar II 0x01 graphic

Pomiar III 0x01 graphic

Średnia wartość badanego oporu wynosi:0x01 graphic

Następnie badamy opór dla konstantanu.

Wartość orientacyjna 0x01 graphic

Pomiar I 0x01 graphic

Pomiar II 0x01 graphic

Pomiar III 0x01 graphic

Średnia wartość badanego oporu wynosi 0x01 graphic

Następnie oporniki łączymy szeregowo, a potem równolegle i otrzymujemy następujące wyniki:

Obliczam ukłąd oporników przy połączeniu szeregowym

Opór wzorcowy0x01 graphic

0x01 graphic

Obliczam układ oporów przy połączeniu równoległym:

0x01 graphic

Obliczam opory właściwe:0x01 graphic

0x01 graphic

6



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Cwiczenie 4 dla gr 1, Geologia GZMiW UAM 2010-2013, II rok, Geofizyka, CD-2 2012, Projekt - 2
Protokol do wykonania zadan na cwiczeniach owady-gr 1, Biologia, Zoologia
cwiczenia oddechowe gr.1, CWICZENIA, I ćwiczenia oddechowe (Bozenasta)
Cwiczenia dla gr I
Ćwiczenia oddechowe gr.1, KURS LEKTORSKI, FONETYKA, Ćwiczenia z emisji głosu, Ćwiczenia
Cwiczenie 4 dla gr 1, Geologia GZMiW UAM 2010-2013, II rok, Geofizyka, CD-2 2012, Projekt - 2
Cwiczenia dla gr I
Wyznaczanie oporu elektrycznego metodą mostka Wheatstone’a,  WTŻ I, gr
Kazusy ćwiczenia gr 3
anatomia ćwiczenia 3- Gr IX i X, Inne (Notatki materialy itp)
POPRAWA ĆWICZEŃ gr2
alergologia cwiczenia gr 1
zarządzanie kompetencjami w org gr 4 moja, Studia mgr, Koncepcje - cwiczenia opracowania
ćwiczenie 67, Tomasz Zaborny, gr
Cwiczenia doskonalace spostrzegawczosc sluchowa gr, III rok
Doswiadczenie Neuron gr.7, II rok, II rok CM UMK, Giełdy, 2 rok od Pawła, fizjologia, Opracowanie ćw

więcej podobnych podstron