Laboratornaya_V-2
.docЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № B-2
Измерение удельного сопротивления резистивного провода
1. Цель работы: На примере измерения сопротивления резистивного провода провести обработку результатов косвенных измерений.
2. Теоретическая часть.
Сопротивление резистора (омическое сопротивление) может быть найдено с помощью закона Ома:
(1)
где U - падение напряжения на резисторе,
I - ток через него.
На практике прямое использование (1) затруднено из-за того, что у вольтметра и амперметра имеются собственные внутренние сопротивления, которые оказывают влияние на измеряемые величины. По этой причине используются технические методы измерения сопротивления резистора - с точным измерением тока и точным измерением напряжения.
2.1. Измерение сопротивления резистора с точным измерением тока, проходящего через него .
Принципиальная измерительная схема метода приведена на рис.1.
Рис.1
В соответствии с рис.1:
где R х - сопротивление резистора,
Rэ=Uв/Iа, Uв - показания вольтметра,
Ia - показания амперметра.
2.2. Измерение сопротивления резистора с точным измерением напряжения на нем.
Принципиальная измерительная схема метода приведена на рис.2.
Рис .2.
В соответствии с рис .2.
, (3)
где , Rв - сопротивление вольтметра.
Cопротивление по этой причине формула (3) может быть переписана в виде:
(4)
Общий вид установки для измерения удельного, сопротивления резистивного провода представлен на рис. 3.
Основание /I/ оснащено регулируемыми ножками, которые позволяют произвести выравнивание положения прибора. К основанию прикреплена колонна /2/ с нанесенной метрической шкалой /З/. На колонне монтированы
Рис. 3
два неподвижных кронштейна /4/ и один подвижный кронштейн /5/, который может передвигаться вдоль колонны и фиксироваться в любом положении. Между верхним и нижним кронштейном натянут резистивный провод /6/, который прикреплен к кубикам /7/ путем привинчивания при помощи винтов. Через контактный зажим на подвижном кронштейне обеспечивается хорошее гальваническое соединение с резистивным проводом. На подвижном кронштейне нанесена черта, которая облегчает определение на шкале длины отрезка измеряемого резистивного провода.
Нижний, верхний и центральный подвижный контакты резистивного провода подведены при помощи проводов низкого сопротивления к измерительной части прибора /8/, которая помещена в центральном корпусе и при помощи винтов прикреплена к основанию.
Вид лицевой панели измерительного блока F Р М – 01 представлен на рис.4.
Функциональное назначение манипуляционных элементов (сог.рис.4)
W1-/SIEC/ /сеть/ -включатель сети.
Нажатие клавиши сети вызывает включение напряжения питания. Визуально вызывает свечение неоновой лампочки.
W3 - /MOSTEK/ - переключатель вида работы.
Отжатая клавиша обеспечивает работу прибора с мостиком пос-
Рис.4.
тоянного тока. Нажатая позволяет произвести измерение активного сопротивления резистивного провода по техническому методу. W2 – переключатель схем работ: Отжатая - включается схема с точным измерением тока, Нажатый - включается схема с точным измерением напряжения.
P1 , /REG.PRADU / - регуляция тока - потенциометр регулировки тока.
ZL1,ZL2,ZL3-/Rx/ - лабораторные зажимы для подключения мостика постоянного тока.
4. И З М Е Р Е Н И Я
4.1. Измерение удельного сопротивления по техническому методу.
1. Переключатель W3 должен быть нажат –мостик в данной работе не используется.
2. При помощи переключателя W2- на лицевой панели избрать точное измерение тока или напряжения.
3. Установить подвижный кронштейн на 0,7 длины резистивного провода по отношение к основанию – задав таким образом начальную длину измерений ( рекомендуемая длина 0,4 м).
4. При помощи ручки регуляции тока установить такое значение тока, чтобы стрелка вольтметра показывала во 2/3 измерительного диапазона.
5. Считать показания амперметра и вольтметра.
6. Записать показания амперметра, вольтметра и длины измеряемого провода в таблицу 1.
7. Сместить подвижный кронштейн на 2-3 см вверх и снова вернуть подвижный кронштейн к начальной длине измеряемого провода - снять показания вольтметра и амперметра. Повторить процедуру измерений для начальной длины с п.3 ещё 4 раза.
8. Переключить W2 на другой метод и повторить процедуру измерений по другому техническому методу с п.3 по п.7.
Таблица I.
Метод с точным Метод с точным
измерением тока измерением напряжения
№ п/п |
I1(мА) |
U1(В) |
L1(м) |
I2(мА) |
U2(В) |
L2(м) |
1 2 3 4 5 |
|
|
|
|
|
|
5. Обработка результатов измерений.
- снять данные о классе точности, номинальном значении и цене деления электроизмерительных приборов.
- пользуясь этими данными, а также результатами измерений таблицы I , рассчитать средние значения и полные погрешности всех измеряемых величин.
- пользуясь формулами (I) - (4), для средних величин рассчитать сопротивления резистивного провода для двух методов .
- найти удельное сопротивление резистивного провода и полные погрешности косвенного измерения .
- рассчитать относительную погрешность измерений по формуле:
где - брать из таблицы справочника.
-записать окончательно результаты измерений в стандартном виде.
6. Контрольные вопросы,
1. Что такое погрешность измерения?
2. Из чего складывается полная погрешность?
3. От каких параметров зависят погрешности прибора и округления?
4. Что такое доверительный интервал?
5. Как определяется случайная погрешность? Каков смысл коэффициентов
Стъюдента?
6.Как находится погрешность косвенных измерений?
7 Чему равна погрешность измерения с точным измерением тока, если
погрешности для U, I, l известны .
8. Чему равна погрешность измерения с точным измерением
напряжения, если погрешности для U, I, l известны .
Таблица удельных электрических сопротивлений(pэталон):
Проводники |
р(Ом*мм2/м) |
р(Ом*м) |
Алюминий |
0,027 |
2,7*10-8 |
Провод |
0,0287 |
2,87*10-8 |
Вольфрам |
0,055 |
5,5*10-8 |
Графит |
8,0 |
8,0*10-6 |
Железо чистое |
0,1 |
1,0*10-7 |
Золото |
0,022 |
2,2*10-8 |
Иридий |
0,0474 |
4,74*10-8 |
Константан |
0,50 |
5,0*10-7 |
Литая сталь |
0,13 |
1,3*10-7 |
Магний |
0,044 |
4,4*10-8 |
Манганин |
0,43 |
4,3*10-7 |
Медь |
0,0172 |
1,72*10-8 |
Провод |
0,0178 |
1,78*10-8 |
Молибден |
0,054 |
5,4*10-8 |
Нейзильбер |
0,33 |
3,3*10-7 |
Никель |
0,087 |
8,7*10-8 |
Нихром |
1,12 |
1,12*10-6 |
Олово |
0,12 |
1,2*10-7 |
Платина |
0,107 |
1,07*107 |
Ртуть |
0,96 |
9,6*10-7 |
Свинец |
0,208 |
2,08*10-7 |
Серебро |
0,016 |
1,6*10-8 |
Серый чугун |
1,0 |
1,0*10-6 |
Цинк |
0,059 |
5,9*10-8 |