Исследование метрологических возможностей моста Уитстона

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

[pic 1]

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра общей и технической физики

Отчет

По дисциплине        Физика        

(наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)

Тема работы                «Исследование метрологических возможностей моста Уитстона»        

Выполнил: студент гр.                ВД-19                ____________        Почипов Д.Ю.

(шифр группы)        (подпись)        (Ф.И.О.)

Проверил

руководитель работы:                доцент                ____________        Фицак.В.В

                (должность)        (подпись)        (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2020

Цель работы:

1)Изучение метрологических возможностей мостовой системы;

2) Определение удельного сопротивления заданного материала.

Явления, изучаемые в работе: Баланс мостовой измерительной схемы.

Краткое теоретическое обоснование:

1. Основные определения:

• Мост Уитстона – электрическая схема, состоящая из плечей-сопротивлений R, R x , R 1 , R  (электрическая схема или устройство для измерения электрического сопротивления). Изменяя положение реохорда, можно изменять сопротивления плечей R1,R2 и добиться, чтобы ток через гальванометр (G) в диагонали моста был равен нулю. В этом случае мост Уитстона является сбалансированным (равновесным). При этом:

                (1)[pic 2]

Для равновесного моста при определении Rx величина э.д.с. батареи, её сопротивление и сопротивление гальванометра роли не играют.

• Электрическое сопротивление – физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождение электрического тока.
• Удельное электрическое сопротивление - физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

1.     Законы и соотношения:

1-ое правило Кирхгофа для любого узла цепи имеет вид:

[pic 3],                                                                                     (2)

где Ii – значения токов, втекающих в данный узел и вытекающих из него. Ток принято считать отрицательным, если он вытекает из данного узла.

2-ое правило Кирхгофа для каждого замкнутого контура в сети линейных проводников:

[pic 4],                                                           (3)

              где  Ii – значение тока, протекающего через сопротивление  i-ого  проводника Ri, [pic 5] – ЭДС i-ого источника в данном контуре. При этом, ток считается положительным, если направление обхода по контуру совпадает с направлением тока; э.д.с. считается положительной, если при обходе контура “проходим” от отрицательной клеммы к положительной.

Схема установки:[pic 6]

Рис. 1 Мост Уитстона (линейный)

G – гальванометр,

R, R1, R2 – переменные сопротивления,

Rx – измеряемое сопротивление,

l1, l2 – длина плеч при балансе моста,

D – движок.

Основные расчётные формулы:

1. Расчёт неизвестного сопротивления:

        [pic 7][pic 8],        (4)

где Rx- неизвестное сопротивление, [Rx] = Ом;

R – известное сопротивление, [R] = Ом;

l1, l2 – длина соответственно левого и правого плечей, [li] = мм.

1. Удельное сопротивление

        [pic 9],        (5)

где S – площадь поперечного сечения проволоки, [S] = мм2;

l – длина проволоки, [l] = мм;