Ćwiczenie nr E2

Temat: Pomiar rezystancji mostkiem Wheatstone'a

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z przepływem prądu elektrycznego,

• wyznaczenie wartości oporu
  .

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawa Kirhchoffa dla obwodów,

• Prawo Ohma,

• rodzaje rezystorów i ich oznaczenia,

• podłączanie amperomierza i woltomierza,

• wyjaśnienie metody pomiaru rezystancji mostkiem Wheatstone'a.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• źródło prądu stałego (1),

• opornik dekadowy (3),

• układ elektryczny do badania zależności napięcia źródła od czerpanego prądu (2).

Rysunek 1. Układ pomiarowy - mostek Wheatstone'a

4. Przebieg pomiarów

Mostek Wheatstone'a, to układ oporów połączonych tak jak to pokazano na rysunku 1. Należy wyznaczyć kolejno opory każdego z oporników
,
,
, poprzez zastosowanie oporu zastępczego
. W przypadku pierwszego pomiaru, za pomocą złączki łączymy: rozgałęzienie A z
oraz C z
. Następnie złączkę przesuwamy na następne rezystory (zgodnie z punktem 5a i 5b.

1. Dla rezystora połączonego A z
   podłączyć opornicę dekadową, której opór
   ustawić należy na wartość maksymalną.

2. Podłączyć zasilacz prądu stałego
   (CURRENT max. w prawo, VOLTAGE, max. w lewo)

3. Bardzo powoli, obserwując wskazówkę galwanometru, zwiększać napięcie zasilania, aż do uzyskania maksymalnego wychylenia wskazówki.

4. Zmniejszać opór na opornicy dekadowej, aż do uzyskania zerowego wskazania galwanometru

5. Powtórzyć pomiar według punktów
   dla rezystorów:

1. A z
   oraz C z
   ,

2. A z
   oraz C z
   .

6. Wyniki pomiarów wpisać do tabeli pomiarów.

7. Za pomocą omomierza ustalić opór
   

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

Obliczyć:

• wartość oporu:
  ;
  ;
  .

6. Analiza niepewności pomiarowych

• błędy oporników użytych w ćwiczeniu
  ;
  ;
  przyjąć z tolerancją 10%,

• obliczyć błąd względny i bezwzględny dowolnego pomiaru metodą pochodnej logarytmicznej.

7. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

8. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd. X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.

ELEKTRYCZNOŚĆ

1

Opracował: mgr Adam Szulc