background image

1.Wprowadzenie

Tensometr oporowy jest elementem służącym do wyznaczania wydłużeń względnych xxx 
występujących w elementach konstrukcji. Zmiany oporu elektrycznego tensometru pozwalają na 
obliczanie wydłużeń względnych /, które jest proporcjonalne do naprężenia  w 
odkształconym materiale:

=

E

l

l

                                                        E- moduł Younga

Najczęściej spotykaną postacią tensometru oporowego jest cienki drucik metalowy wklejony 
między dwa cienkie paski papieru. Opór elektryczny tensometru wynosi zazwyczaj  100  . 
Tensometr naklejamy klejem acetynowym na oszlifowaną i oczyszczoną powierzchnię badanego 
elementu i suszymy około doby. Poddajemy następnie materiał deformacji, np. Rozciąganiu w 
kierunku włókien tensometru: druciki ulegają wydłużeniu, ich opór elektryczny się zmienia. Ze 
wzoru:

R=

1

s

na opór drutu. Widać, że na zmianę oporu tensometru składają się: zmiana długości drutu 
oporowego l, zmiana pola przekroju S, zmiana oporu właściwego odkształconego drucika.

Doświadczenie mówi, że stosunek: 

R

R

:

l

l

 jest dla danego tensometru wielkością stałą, 

zależną, od materiału tensometru.
Opór tensometru R i stałą k podaje zazwyczaj wytwórnia.

2.Metoda pomiaru

Dla znalezienia wydłużenia względnego  / należy wyznaczyć   R. Do pomiaru oporu 
stosujemy obwód elektryczny zwany mostkiem Wheatstone’a. W jedną gałąź mostka włączamy 
tensometr czynny  R

1

, w drugą, jako opór znany, taki sam tensometr przyklejony takim samym 

klejem na takim samym podłożu, tzw. Tensometr kompensacyjny  R

2

. To postępowanie ma na 

celu:
-wyeliminowanie wpływu temperatury na opór tensometru,wpływu na ogół silniejszego niż wpływ 
naprężeń mechanicznych. Jeżeli przez galwanometr prąd nie płynie, to ten sam prąd płynie przez 
oba tensometry i podnosi jednakowo ich temperaturę,
-wyeliminowanie zmian oporu tensometru spowodowanej skurczem kleju.
Pozostałe opory  R

3

 i  R

4

 – każdy z nich jest sumą oporu   R

0

i oporu odcinka drutu 

oporowego: odpowiednio AB i BC. Drut oporowy jest rozpięty wzdłuż skali milimetrowej i posiada 
opór 

R

5

.

background image

3.Pomiar i obliczenia

Najpierw podłączamy obwód i zaczynamy pomiar, gdy pręt metalowy leży na stole i jest nie 
obciążony. Po zamknięciu obwodu sterując ruchomym suwakiem B, staramy się by galwanometr 
wyświetlał wartość równą 0, czyli by prąd przepływający przez niego Ig=0. Równowaga powinna 
nastąpić przy położeniu suwaka w pobliżu środka odcinka  AC. Następnie mocujemy nasz pręt w 
uchwycie by poddać materiał odkształceniu. Ponieważ zmienia się opór tensometru przyklejonego 
do odkształconego płaskownika o   R

1

, równowaga mostka zostaje zakłócona i pojawia się prąd 

Ig≠0  płynący przez galwanometr. Następnie staramy się ponownie uzyskać równowagę, czyli 

przesuwamy ponownie suwak B do położenia  x

w

. Przy Ig=0 zostaje spełniona proporcja:

R

1



R

1

R

2

=

R

3



R

3

R

4

−

R

3

 gdzie 

R

3

 oznacza opór odcinka drutu oporowego długości: 

xx

1

x

0

.

Można go obliczyć ze wzoru mając opór całkowity drutu 

R

5

 i jego długość (L=1m):

Przy założeniu, że: R

1

=

R

2

R

3

=

R

4

=

R

0

0,5 R

5

, równanie nasze przybiera postać:

R

1



R

1

R

1

=

R

3



R

3

R

3

−

R

3

1

R

1

R

2

=

1

2  R

3

R

3

−

R

3

Przy założeniu, że: 

R

3

R

3

R

1

R

1

=

2  R

3

R

3

−

R

3

2 R

3

R

3

Ze wzorów wynika, że wydłużenie względne tensometru czynnego jest proporcjonalne do 
względnej zmiany jego oporu: 

l

l

=

R

1

R

1

k

Po przekształceniu i podstawieniu powyższych wzorów otrzymujemy ostateczny wzór na 
naprężenie mierzone tensometrem:

=

2 R

3

R

3

E

k

=

 x

0

background image

4.Wykonanie ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie naprężenia σ w oznaczonym miejscu zginanego płaskownika 
stalowego. Płaskownik z naklejonym tensometrem kładziemy na stole, łączymy przewodnikami 
opory, galwanometr i źródło zasilania według schematu przedstawionego poniżej.
Ustawiamy maksymalny opór na oporniku suwakowym R, przesuwamy styk B na środek drutu 
oporowego L i zmniejszamy stopniowo opór R regulujący czułość układu; przesuwamy styk B tak, 
by przy całkowicie wyłączonym oporze R, Ig = 0. Notujemy położenie styku x0 .
Mocujemy teraz pręt w imadle – pod wpływem ciężaru własnego odkształca się i galwanometr 
wychyla się z położenia zerowego. Aby go doń z powrotem sprowadzić, należy przesunąć styk do 
położenia x1. Teraz obciążamy pręt ciężarem F i ponownie notujemy położenie styku x2 na drucie 
oporowym, przy którym mostek jest w równowadze. Pomiary przeprowadzamy dla różnych 
długości ramienia r, na którym zawieszony jest ciężar F. Wyniki pomiarów wpisujemy do tabeli