1. Метод с использованием амперметра и вольтметра, когда искомое сопротивление рассчитывают по закону Ома для участка цепи (рис. 1)
, где
– ток в сопротивлении;
– напряжение на нем; R – сопротивление одного из участков резистивной проволоки.
Применение этой формулы предполагает, что внутреннее сопротивление амперметра R А = 0, а внутреннее сопротивление вольтметра RV = ¥. В реальных условиях приходится вводить поправки на внутреннее сопротивление измерительных приборов. Когда измерения происходят по схеме 1, а, амперметр измеряет силу тока в исследуемом сопротивлении, а вольтметр измеряет падение напряжения на сопротивлениях R и RА. Такая схема включения трактуется как «точное измерение силы тока». В этом случаеискомое сопротивление найдется по формуле
, (5)
где ,
– измеряются, RА берется из паспортных данных.
Когда измерения происходят по схеме 1, б, амперметр измеряет силу тока в параллельной цепи сопротивления R и вольтметра, а вольтметр измеряет падение напряжения только на исследуемом сопротивлении. Такая схема включения трактуется как «точное измерение напряжения». В этом случаеискомое сопротивление найдется по формуле
, (6)
где ,
– измеряются, R V берется из паспортных данных.
2. Мостовой метод измерения сопротивления основан на балансе 4-плечного моста (см. описание к лаб. работе 3-3), в одно плечо которого введен измеряемый участок резистивного провода, или при использовании моста постоянного тока Р-333 с подключенным измеряемым сопротивлением.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Измерить неизвестное сопротивление методом амперметра и вольтметра.
1. Включить прибор (рис. 2) в сеть.
2. Установить метод измерения сопротивления. В нажатом положении переключателя реализуется метод амперметра и вольтметра.
3. Подвижный электрический контакт фиксируют на разных точках резистивного провода. Для каждой точки измеряют длину исследуемого участка провода, а также несколько раз силу тока
и напряжение
в электрической цепи по каждой измерительной схеме: а) «точное измерение напряжения»; б) «точное измерение силы тока».
Для каждого опыта рассчитывают величину сопротивления R с учетом поправок на внутреннее сопротивление измерительных приборов:
- для схемы п. 3а по формуле (6);
- для схемы п. 3б по формуле (5).
Задание 2. Определение удельного сопротивления металла.
1. Измерить диаметр провода и площадь сечения
.
2. Из формулы (4) рассчитать удельное сопротивление . Результаты занести в таблицу.
3. Вычислить абсолютную и относительную ошибки измерений.
Контрольные вопросы
1. Каковы основные положения классической электронной теории металлов?
2. Запишите формулу для определения плотности тока.
3. Запишите закон Ома в дифференциальной форме.
4. Выведите закон Ома из электронных представлений.
5. В чем сущность электросопротивления металлов?
6. От каких параметров зависит сопротивление проводников?
7. Вывести расчетные формулы (5) и (6).
Список рекомендуемой литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. Т.2. – М.: Наука, 1982. §34, 77, 78. 496 с.
2. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. §145 – 147.
Лабораторная работа № 4-2