Цель работы: Изучить зависимость силы тока, идущего через амперметр в мостике Уинстона, от сопротивлений резисторов.
Оборудование: Наборная панель, реостат известного сопротивлением, резисторы с известным и неизвестным сопротивлением, источник питания, мультиметр,
Теоретическое введение:
В технике часто используются так называемые балластные схемы. Одной их таких схем является мостик Уинстона, состоящий из четырех резисторов, соединенных ромбом. К одной диагонали ромба подключается источник питания, а к другой гальванометр.
Найдем условие, при котором через перемычку CD не будет протекать электрический ток (мост Уинстона сбалансирован). Если мост сбалансирован, то:
· через перемычку не протекает ток, значит, напряжение на резисторе 5 равно нулю. По закону Ома, напряжение на нем равно нулю, то есть потенциалы точек C и D равны друг другу: φC=φD;
· какой электрический ток I1 протекает через резистор 1, такой протекает и через резистор 2;
· какой электрический ток I3 протекает через резистор 3, такой протекает и через резистор 4.
Поскольку ток течет из точки с большим потенциалов в точку с меньшим потенциалом, то:
· φA−φC=I1⋅R1, φC−φB=I1⋅R2, φA−φB=E, откуда I1=ER1+R2;
· φA−φD=I3⋅R3, φD−φB=I3⋅R4, φA−φB=E, откуда I3=ER3+R4.
Так как φC=φD, то φA−φC=φA−φD, то есть I1⋅R1=I3⋅R3. Подставляя сюда токи и упрощая, получим, что R1⋅R4=R2⋅R3.
Описание установки:
Наборная панель представляет макетную плату и набором электрических компонентов
Ход работы: 
1. Собрала мостик Уинстона по схеме, указанной выше. Неизвестное сопротивление Rx выбирается из коробки случайно.
R1 = 75 кОм
R2 = 43 кОм
Rx = 99 кОм
Rп = 110 кОм
2. Включила источник. Включила мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения или тока на нужном пределе.
3. Перемещая ползунок левого реостата, сняла зависимость силы тока через амперметр от сопротивления Rл левого реостата и зависимость напряжения на R2 от сопротивления Rл левого реостата.
| № | |||||||||
| I, A | |||||||||
| U, B | 0.17 | 0.15 | 0.13 | 0.12 | 0.11 | 0.1 | 0.09 | 0.08 | 0.07 |
| Rл, кОм | 45.1 | 49.2 | 53.3 | 57.4 | 61.5 | 65.6 | 69.7 | 73.8 |
4. Построила график полученных зависимостей I(Rл) и U(Rл). Сделайте выводы о характере виде зависимости.
Графиком зависимости I(Rл) является гипербола, а графиком U(Rл) является прямая.
5. Собраны мостики Уинстона для трех возможных вариантов постоянных сопротивлений Rх. Для каждого варианта схемы определены сопротивления плеч реостата, при которых ток через мультиметр равен нулю.
Rx=R1(Rл/ Rп)
6. Занесла все данные в отчет в виде следующей таблицы:
| № опыта | Известное сопротивление R1 | Сопротивление левого реостата Rл | Сопротивление правого реостата Rп | Неизвестное сопротивление Rх (расчетное) | Неизвестное сопротивление R’х (номинальное) |
| 25.9 | 25.2 | ||||
| 23.5 | 31.5 | ||||
| 35.3 | 25.2 |
7. Расчет погрешностей.
ΔI = I(max)*Na/100
ΔU = U(max)*Nв/100
ΔI - абсолютная погрешность измерения тока
ΔU - абсолютная погрешность измерения напряжения
I(max) - предел измерений амперметра
U(max) - предел измерений вольтметра
Na - класс точности амперметра
Nв - класс точности вольтметра
ΔI = 15*0.5/100 = 0.075 А
ΔU = 150*1.0/100 = 1.5 В
8. Вывод: на основе экспериментальных расчетов для исследования мостика Уинстона в представлении схемы в специальном приложении для лучшей визуализации лабораторной работы были построены зависимости силы тока и напряжения от сопротивления, однако из-за погрешностей измерений мультиметра полученные графики не соответствовали теоретическим значениям.