Электричество и электрическая железная дорога. Конспект лекций по физике, страница 13

В первом случае по закону Ома напряжение, измеряемое вольтметром равно сумме падений напряжения на проводнике и амперметре:  . Откуда измеренное сопротивление . Относительная погрешность измерения равна .  Во втором случае измеренная амперметром сила тока равна сумме токов через проводник и вольтметр:  .  Откуда измеренное сопротивление . Относительная погрешность измерения равна . Первая схема дает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, вторая – для малых сопротивлений.

Для точных измерений сопротивлений применяют мост Уитстона (рис.5.4). В одно из плеч моста включается исследуемый проводник с измеряемым сопротивлением R. При равновесии моста, когда ток через гальванометр отсутствует, падения напряжения в соседних плечах равны:  J₁R₁ = J₂R₂ и аналогично,   J₁R = J₂R₃.  Поделив уравнения почленно, получим формулу для расчета сопротивления проводника:  .  _.  

На передней панели прибора, называемого мост Уитстона,  установлены переключатели отношения сопротивлений плеч моста  с соотношением 10ⁿ, и реохорда с плавным изменением сопротивления R₁.  Подбирая  отношение плеч и сопротивление реохорда, устанавливают равновесия моста по гальванометру и по шкале реохорда определяют сопротивление  R₁.  Умножив на отношение плеч моста, определяют измеряемое сопротивление.

Контрольные вопросы

1. По проводнику переменной площади сечения протекает постоянный ток. В каком сечении проводника больше напряженность электрического поля, больше скорость направленного движения электронов?

2. Почему лампочка загорается одновременно с включением выключателя, хотя скорость направленного движения электронов в проводах составляет доли миллиметра в секунду?

3. Сравните сопротивления двух квадратных  пластинок жести, размеры которых отличаются в десять раз.

4. Половину спирали электроплитки остудили. Как изменится накал второй половины спирали?

5. Железные и медные проволочки одинакового размера соединяются либо последовательно, либо параллельно (гирлянда Джоуля). В каких проволочках выделится больше теплоты?

6. Как с помощью двух одинаковых спиралей получить три степени нагрева электроплитки?  Определите соотношение мощностей ступеней нагрева.

7. Почему передача энергии от электростанций производится под высоким напряжением – сотни киловольт, а напряжение у потребителя 220 В?

8. Как изменяется сила тока, потребляемая лампочкой,  со временем после включения?

9. Почему при включении мощной электроплиты в квартире лампочки сначала чуть гаснут, а потом накал почти восстанавливается?

10. В елочной гирлянде 22 лампочки включены в сеть 220 В. Какое напряжение на каждой лампочке? Одну из лампочек вывернули. Какое напряжение на патроне лампочки?

11. Какой чайник большой или маленький, полностью заполненные,  потратит больше энергии на литр нагреваемой воды?

12. Почему при контактной сварке железных листов медные электроды не плавятся, а плавится железо в зоне контакта листов?

13. Какими свойствами должен обладать материал плавкого предохранителя?

14. На какой из двух электролитических ванн больше количество вещества, выделенного при электролизе, при одинаковой силе тока, если размеры одной ванна больше другой?

15. Придумайте схему теплового гальванометра.

16. Сила тока через проводник возрастает прямо пропорционально времени от момента включения со скоростью 1A/c  Определите заряд, прошедший за одну секунду или за пятую секунду.

17.Разность потенциалов между концами проводника длиной 1 м  равна 1000 В. В каком проводнике толстом или тонком больше сила, действующая на электрон?

18. Как направлен вектор напряженности электрического поля около поверхности проводника, по которому течет постоянный ток?

19. Разность потенциалов между концами проводника длиной 1 м  равна 1000 В. Какая сила действует на электрон в проводнике, с каким ускорением движется электрон?

20. Почему сопротивление вольтметра должно быть большим, а сопротивление амперметра малым?

21. Почему нить накаливания электрической лампочки свернута в спираль?  Зачем воздух в лампочке заменяют инертным газом?