Лабораторні роботи. Перевірка закону Ома для електричного кола постійного струму

(Постійний струм.)

Лабораторна робота №3

Перевірка закону Ома для електричного кола постійного струму

Мета роботи: необхідно перевірити закон Ома для постійного струму, тобто перевірити

співвідношення (3.4) і (3.11).

Перед виконанням лабораторної роботи необхідно вивчити теоретичний матеріал з розділу 3.1.

Порядок виконання роботи

1. Скласти електричне коло, яке зображене на рис. 3.5

2.

За допомогою магазину опорів встановити опір R_м, значення якого вказане на робочому місці, та записати його у таблицю.

3. Записати в таблицю значення опорів R i R _A.

4. Виміряти силу струму в колі за допомогою амперметра.

5. За допомогою вольтметра виміряти:

а) напругу на опорі R,

б) напругу на клемах магазину опорів,

в) ЕРС джерела струму. Для цього треба вийняти вилку з розетки " 24 В " і приєднати вольтметр до цієї розетки.

6. Обчислити за формулою напругу на амперметрі.

7. Обчислити , враховуючи, що внутрішній опір джерела струму малий порівняно з зовнішнім. Порівняти обчислене значення з виміряним.

8. Перевірити справедливість закону Ома для замкнутого кола, обчисливши на основі формули (3.14) величину струму

і порівняти це значення з виміряним.

9. Перевірити справедливість закону Ома для однорідної ділянки кола. Для цього обчислити

і порівняти обчислене значення з виміряним.

10. Усі вимірювання і обчислення провести у випадку послідовного з’єднання трьох відомих опорів, причому .

11. Визначити відносну і абсолютну похибки і .

Таблиця результатів

Ом

Ом

Ом

10^-3 А

В

В

В

В

10^-3А

%

В

%

10^-3А

В

Ом

10^-3А

В

В

В

В

%

10^-3А

В

В

Лабораторна робота № 4

Визначення опору провідників за допомогою містка постійного струму

(містка Уітстона)

Теоретичні відомості

Перед виконанням цієї роботи, необхідно вивчити теоретичний матеріал, приведений в розділах 3.1 і 3.2.

Опір провідника можна вимірювати різними методами. Одним з найпростіших і найточніших методів є метод визначення опору про­відників за допомогою містка постійного струму (Уітстона). Теорія містка постійного струму ґрунтується на правилах Кірхгофа (3,16а) і (3,18).

Принци­пова схема містка Уітстона зображена на рис. 3.6.

Для практичного застосування правил Кірхгофа вибирають, умовний напрям „обходу” контуру на рис.3.6 зображено стрілками всередині відповідних контурів).

Складаємо рівняння за першим правилом Кірхгофа (напрями струмів через резистори R., R _m, R ₁ i R ₂ вибирають умовно) для вузлів А, В, С:

І = І _х + І ₁ (для вузла А), (3.19)

І _x = І _m + І _r (для вузла В), (3.20)

І = І _m + І₂ (для вузла С). (3.21)

Складаємо рівняння за другим правилом Кірхгофа:

I _x R _x + I _г R _г - I ₁ R ₁ = 0 (для контуру АВDА); (3.22)

I _m R _m - I ₂ R ₂ - I _r R _r = 0 (для контуру ВСDВ). (3.23)

Якщо змінювати опори R _m , R ₁, R ₂, то при певних значеннях цих опорів потенціали точок B i D будуть рівними, тоді струм I r = 0. Врахувавши це у формулах (3.19) – (3.23) отримаємо:

I _х = I _m;

I ₁ = I ₂;

I ₁ R ₁ = I _х R _x;

I ₂ R ₂ = I _m R _m.

Розв’язавши цю систему, дістаємо:

. (3.24)

Коли ділянкою АDС є однорідна прокалібрована дротина (реохорд), то відношення можна замінити відношенням довжин відповідних відрізків дроту АD і DС. Справді,

, (3.25)

де - питомий опір матеріалу, з якого виготовлений реохорд; S –площа поперечного перерізу дротини (реохорду). Остаточно невідомий опір

_. (3.26)

Якщо довжина реохорду , то ,

. (3.27)

Оскільки опір реохорду порівняно невеликий, місток Уітстона, опи­саного типу застосовується, як правило, для вимірювання невеликих опо­рів (від 1 до 1000 Ом).

Проаналізуємо умову найменшої похибки, зумовленої відліком довжин провідників і . Відносна похибка вимірювань

=

= (3.28)

буде мінімальною тоді, коли знаменник виразу (3.27) буде максимальним. Знаходимо умову максимуму для функції ;

. (3.29)

Звідси . Таким чином, похибка буде мінімальною, коли при нульовому струмі через гальванометр бігунок Д стоятиме посере­дині реохорду(). У цьому випадку вираз (3.27) набуде вигляду R _x = R _m.

Дата добавления: 2014-12-16