Измерение сопротивления мостом Уитстона

Работа № 2.1

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МОСТОМ УИТСТОНА.

Цель работы: изучение мостовых методов измерения постоянных сопротивлений, приобретение навыков работы с лабораторными мостами постоянного тока.

Приборы и принадлежности: магазин сопротивлений, реохорд со шкалой, гальванометр, источник постоянного напряжения, набор резисторов.

Ведение.

Мост Уитстона служит для измерения сопротивлений.

Рис.1

Четыре резистора Rх, R, r1 и r2 образуют плечи моста, у которых R, r1, r2 – калиброванные переменные сопротивления, а Rx является измеряемым сопротивлением. К точкам А и С присоеди­няется источник постоянного напряжения, а в диагональ ВД включается гальванометр. Подбирая известные сопротивления трех плеч, доби­ваются равновесия моста. Потенциалы точек В и Д делают равными Iв = Iд . Гальванометр покажет нуль. При равновесии соотношение между сопротивлениями плеч является строго определенным:

Rх = r1 (1)

R r2

При этом напряжении на АВ = АД, а на ВС = ВД, т. е.

I1•Rх=i2•r1

I1•R=i2•r2 , откуда Rх = R

Таким образом, зная R, r1, r2, можно найти сопротивление Rх:

Rх=R∙(r1/r2) (2)

В практических схемах сопротивления r1, r2 представляют обычно участки реохорда, для которого отношение сопротивлений можно заменить отношением длин соответствующих частей провода.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Измерение сопротивлений учебным мостом Уитстона.

Собрать схему как показано на рис.2:

Рис.2

В качестве R включается магазин сопротивлений, r1 и r2 - натянутая проволока на деревянном каркасе, снабженная шкалой. Реостат Rн регулирует силу тока в схеме моста. Питание моста осуществляется от щитка постоянного тока напряжением 6В. Исследуемыми резисторами служат металлизированные сопротивления типа МЛТ-0,5, смонтированные на отдельной панели (рис.3).

Рис.3

Индикатором равновесия является микроамперметр М-906, установленный на плексигласовой стойке. После сборки схемы правильность соединений проверяется преподавателем или лаборантом. Затем сопротивление реостата Rн вводят до предела и схему подсоединяют к источнику питания. Измеряют сопротивление каждого из трех резисторов. Затем резисторы соединяют параллельно, последовательно, смешанно и для каждого соединения производят соответствующие измерения сопротивления. Результаты измерений заносят в таблицу 1.

Таблица 1.

№ п/п	L1	L2	R	Rx	Схема соединений
1
2
3
Послед. соедин.
Паралл. соедин.
Смешан. соедин.

Магазин сопротивлений представляет собой набор сопротивлений в виде последовательно включенных декад, ручки которых помечены соответственно: х 100 Ом, х 10 Ом. и т. д.

Для включения сопротивления, например, 342 Ом, достаточно ручки декад поставить на цифру 3 ( декада 100 Ом), цифру 4 (декада 10 Ом) и цифру 2 (декада 1 Ом). При работе с мостом придерживаются следующего порядка, движок реохорда Д ставят примерно посередине шкалы, на магазине выставляют 100 ~ 200 Ом, реостатом Rн регулирует ток так, чтобы гальванометр дал заметное отклонение. Подбором сопротивлений магазина добивается окончательного равновесия моста.

Контрольные вопросы.

1.Что называется сопротивлением реостата? Как можно с помощью вольтметра и амперметра измерить сопротивление?

2.Сопротивления участков АВС и АДС (рис.1) резко отличаются друг от друга. Можно ли уравновесить мост в этом случае?

3. Допустим, что гальванометр и источник поменяли местами (рис.1).Изменится ли соотношение между сопротивлениями плеч моста, если гальванометр показывает снова нуль?

4. Зависит ли точность намерений мостом от положения движка на реохорде, от величины напряжения источника, чувствительности гальванометра?