I PRACOWNIA FIZYCZNA U. ŚL. Nr ćwiczenia: 40 temat: Wyznaczanie oporu elektrycznego metodą mostka Wheatstonea. Imię i nazwisko: Wojciech LEŚNIAK rok studiów: II kierunek: Wychowanie Techniczne grupa: II data wykonania ćwiczenia: 29.10.1999r. |
Korzystając ze wzoru obliczyć wartość oporu dla wszystkich pomiarów Rx1 , Rx2 , Rx3 , Rs i RR.
Zmontowany mostek Wheatstone'a.
Pomiary nieznanych wartości oporów Rx1 , Rx2 , Rx3:
RP [Ω]] |
R1 [Ω] |
R2 [Ω] |
RX [Ω] |
2258,0 |
1000,0 |
10000,0 |
225,8 |
530,0 |
100,0 |
1000,0 |
53,0 |
13885,0 |
100,0 |
1000,0 |
1388,5 |
Pomiar oporników połączonych szeregowo:
Rpsz [Ω] |
R1 [Ω] |
R2 [Ω] |
RXsz [Ω] |
16710,0 |
100,0 |
1000,0 |
1671,0 |
Pomiar oporników połączonych równolegle:
Rpr [Ω] |
R1 [Ω] |
R2 [Ω] |
Rxr [Ω] |
425,0 |
100,0 |
1000,0 |
42,5 |
Laboratoryjny mostek Wheatstone'a:
Pomiary nieznanych wartości oporów Rx1 , Rx2 , Rx3:
Rp [Ω] |
R1 [Ω] |
R2 [Ω] |
Rx [Ω] |
2235,0 |
100,0 |
1000,0 |
223,5 |
540,0 |
100,0 |
1000,0 |
54,0 |
13904,0 |
100,0 |
1000,0 |
1390,4 |
Pomiar oporników połączonych szeregowo:
Rpsz [Ω] |
R1 [Ω] |
R2 [Ω] |
Rxsz [Ω] |
1675,0 |
1000,0 |
1000,0 |
1675,0 |
Pomiar oporników połączonych równolegle:
Rpr [Ω] |
R1 [Ω] |
R2 [Ω] |
Rxr [Ω] |
428,0 |
100,0 |
1000,0 |
42,8 |
Korzystając z uzyskanych wartości oporów sprawdzić prawdziwość wzorów.
Połączenie szeregowe:
mostek zmontowany:
Rsz = 225,8Ω + 53,0Ω + 1388,5Ω = 1667,3Ω
mostek laboratoryjny:
Rsz = 223,5Ω + 54,0Ω + 1390,4Ω = 1667,9Ω
Połączenie równoległe:
mostek zmontowany:
Rr = 41,6Ω
mostek laboratoryjny:
Rr = 42,2Ω
ΔRsz= 2,5Ω
ΔRr = 0,3Ω
Część teoretyczna:
Obwód mostka Wheatstone'a składa się z dwóch równolegle połączonych gałęzi. Da punkty połączone są z źródłem prądu stałego przez opornik RZ, a dwa inne punkty są połączone z galwanometrem lub czułym mikroamperomierzem. Oporniki Rp i R2 mogą być dwiema częściami potencjometru dekadowego. Suma oporów Rp i R2 jest wielkością stałą. Pomiar polega na takim dobraniu położenia potencjometru by przez galwanometr nie płynął prąd, czyli mostek był zrównoważony. Przy zrównoważeniu między dwoma punktami nie ma różnicy potencjałów, a przez opornik X1 i R1 płynie prąd o takim samym natężeniu I1 jak przez oporniki Rp i R2. Wtedy zgodnie z prawem Kirchoffa możemy napisać związki, które doprowadzą nas do wzoru: .
Galwanometr różni się od zwykłego miernika magnetoelektrycznego sposobem zawieszenia ramki. Jest ona zawieszona na sprężystej taśmie spełniającej równocześnie rolę doprowadzeń prądu. Z ramką jest sztywno połączone zwierciadło, pozwalające mierzyć jej kąt skręcenia metodą optyczną. Części ruchome galwanometru są bardzo lekkie. W budowanych obecnie przyrządach, zwanych galwanometrami z plamką świetlną, układ optyczny wraz ze źródłem światła jest wbudowany w obudowę, a podziałka znajduje się na matowej szybie. Mimo, że galwanometry mają nieduże rozmiary, droga promienia świetlnego jest rzędu 1/2 metra, a to dzięki wielokrotnym odbiciom od zwierciadeł.
Galwanometr ustawiamy na stabilnej podstawie w sposób ułatwiający odczyty. Łączymy układ elektryczny. Włączamy układ oświetleniowy galwanometru i kontrolujemy jego wskazanie zerowe przy zwartych zaciskach. Ewentualnie korygujemy je obracając o niewielki kąt głowicę zawieszenia ramki, w pożądanym kierunku.
Połączenie szeregowe:
Połączenie równoległe:
Ocena błędów.
Błędy zaistniałe na stanowisku doświadczalnym mogły wyniknąć z powodu niedokładnego odczytywania wskazań galwanometru i małej stabilności montowanego układu elektrycznego.