Электричество и магнетизм. Классификация измерительных приборов. Включение приборов в схему, страница 13

2. Что такое тангенс-гальванометр? Как должен быть установлен этот прибор для того, чтобы использовать его для измерения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли?

3. Напишите формулу для вычисления напряженности магнитного поля, создаваемого кольцевым проводником с током в центре витка. Как определить направление вектора Н_кат?

4. Выведите выражение для вычисления горизонтальной составляющей напряженности земного магнитного поля при измерении тангенс-гальванометром.

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2., Гл. 6.- 2001.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2, § 62. - М., 1978.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА  № 26.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

С ПОМОЩЬЮ МОСТА УИТСТОНА.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

I.  Цель и содержание работы.

Цель работы – ознакомление с классическим методом измерения сопротивления при помощи мостовой схемы Уитстона.

Опытным путем установлено, что сопротивление однородного проводника определяется по формуле

 , где:  - длина проводника,

 - площадь поперечного сечения,

 - удельное сопротивление материала проводника.  Отсюда

                                                     (1)

Сопротивление проводника    в данной работе определяется с помощью моста Уитстона.

Схема моста представлена на рис.1.

Она состоит из четырех сопротивлений  , ,  и ,  источника тока   , гальванометра   и ключа   .   При замкнутом ключе ток идет во всех частях схемы,  в том числе и через гальванометр. Но возможен случай, когда в плечах   , ,  и  ток идет, а в «мосте»    тока нет (о чем свидетельствует показание гальванометра).

Рис. 1.

Выясним причины, удовлетворяющие этому условию. Обозначим силы тока в плечах соответственно сопротивлениям ,   ,    и  . Ток в гальванометре обозначим . В соответствии с условием, должно выполняться равенство . Это будет иметь место, если потенциалы в точках    и    равны, т.е. если падения напряжения на плечах удовлетворяют условию:

;                                                                  (2)

Кроме того, должно выполняться условие:

,                                                                                       (3)

Разделив оба выражения (2) друг на друга и приняв во внимание (3), получим

                                                                                                       (4)

При условии выполнения соотношения (4) в мостике с гальванометром тока не будет. Этого не трудно добиться, подбирая величины сопротивлений плеч.

В случае, если известны сопротивления трех плеч, то четвертое легко найти из выражения (4). В этом и состоит метод измерения сопротивления мостом Уитстона.

Из выражения (4):                                                                (5)

Эта формула служит для вычисления неизвестного сопротивления  . Из выражения (5) следует, что для вычисления    надо знать    и величину отношения  . Одну из этих величин можно задать, а другую найти путем подбора на магазине сопротивлений.

II. Схема лабораторной установки

Мостик Уитстона реохордный (струнный)

Схема мостика представлена на рис.2. Сопротивление   выполняется в виде магазина сопротивлений. Сопротивления же    и   представляют собой калиброванную проволоку (струну), натянутую вдоль миллиметровой шкалы. По струне движется контакт   , который делит ее на две части с сопротивлением    и  .

Сопротивление  , а сопротивление  , где :   - удельное сопротивление материала струны,

 - площадь поперечного сечения струны,

 и    - длины отрезков струны.

Разделив оба выражения друг на друга, получим:

Рис. 2.

Подставив это выражение в соотношение (5), получим:

                                                 (6)

т.е. нет необходимости знать величины сопротивлений    и  . Достаточно их отношение заменить отношением длин отрезков струны.

III.   Порядок выполнения работы