256. Новая виртуальная лабораторная работа по физике «Определение сопротивлений резисторов с помощью моста Уитстона» - https://efizika.ru/html5/256/index.html
Цель работы: Освоить метод точного измерения сопротивлений с помощью моста Уитстона. Изучить применение реохорда и магазина сопротивлений в мостовой схеме. Определить неизвестные сопротивления с минимальной погрешностью.
Приборы и принадлежности: Мостовая схема Уитстона с реохордом (программный симулятор). Магазин сопротивлений (переменный резистор с точной регулировкой). Источник постоянного тока. Гальванометр (индикатор баланса). Резистор с неизвестным сопротивлением Rx. Реохорд (однородная проволока с подвижным контактом).
256. New virtual laboratory assignments in physics «Determination of Resistor Resistances Using a Wheatstone Bridge» - https://efizika.ru/html5/256/indexe.html
Objective of the work: To master the method of precise resistance measurement using a Wheatstone bridge; to study the application of a slide wire rheostat and a resistance box in a bridge circuit; to determine unknown resistances with minimal error.
Equipment and materials: Wheatstone bridge circuit with a slide wire rheostat (software simulator), resistance box (variable resistor with precise adjustment), DC power supply, galvanometer (balance indicator), resistor with unknown resistance (Rₓ), slide wire rheostat (uniform wire with a movable contact).
Виртуальная лабораторная работа по физике
Тема: Определение сопротивлений резисторов с помощью моста Уитстона с использованием реохорда и магазина сопротивлений
Цель работы:
- Освоить метод точного измерения сопротивлений с помощью моста Уитстона.
- Изучить применение реохорда и магазина сопротивлений в мостовой схеме.
- Определить неизвестные сопротивления с минимальной погрешностью.
- Мостовая схема Уитстона с реохордом (программный симулятор).
- Магазин сопротивлений (переменный резистор с точной регулировкой).
- Источник постоянного тока.
- Гальванометр (индикатор баланса).
- Резистор с неизвестным сопротивлением Rx.
- Реохорд (однородная проволока с подвижным контактом).
Оборудование (виртуальное):
Теоретическая часть:
Принцип работы моста Уитстона:
Мост Уитстона позволяет точно измерять сопротивление за счет балансировки схемы. В сбалансированном состоянии ток через гальванометр отсутствует.
Формула баланса моста:
Rх/ R1 = Rm / R2
где:
- R1 и R2 — известные сопротивления (могут быть заменены отношением длин реохорда),
- R3 — сопротивление из магазина сопротивлений,
- Rx — неизвестное сопротивление.
Реохорд — однородная проволока, сопротивление которой пропорционально длине: R1 / R2 = L1 / L2
где L1 и L2 — длины участков реохорда.
Итоговая формула для расчета Rx: Rx = Rm * (L2 / L1)
где Rm — установленное значение из магазина сопротивлений.
Ход работы:
- Сборка схемы в симуляторе:
- Подключите мост Уитстона, используя реохорд в качестве плеч R1 и R2.
- В одно плечо включите магазин сопротивлений (Rх).
- В другое плечо подключите неизвестный резистор Rm.
- В диагональ моста подключите гальванометр.
- Балансировка моста:
- Установите на магазине сопротивлений приблизительное значение Rm.
- Перемещайте ползунок реохорда, добиваясь нулевого показания гальванометра.
- Зафиксируйте длины L1 и L2, а также точное значение Rm.
- Расчет сопротивления:
- Вычислите Rx по формуле:
Rx = Rm * (L1 / L2)
- Повторение измерений:
- Проведите 3-5 измерений для разных значений R3.
- Результаты занесите в таблицу:
|
№ опыта |
L1 (см) |
L2 (см) |
Rm (Ом) |
Rx (Ом) |
|
1 |
55 |
45 |
120 |
98.2 |
|
2 |
60 |
40 |
150 |
100.0 |
|
... |
... |
... |
... |
... |
- Обработка результатов:
- Рассчитайте среднее значение Rx.
- Оцените погрешность измерений, учитывая:
- точность магазина сопротивлений,
- погрешность измерения длин реохорда,
- чувствительность гальванометра.
Вывод:
В ходе работы мы определили неизвестное сопротивление с высокой точностью, используя мост Уитстона с реохордом и магазином сопротивлений. Основные преимущества метода:
- Высокая точность за счет использования прецизионных элементов
- Возможность измерения малых сопротивлений
- Наглядность балансировки схемы
Основные источники погрешности:
- Неточность установки баланса по гальванометру
- Погрешность измерения длин реохорда
- Конечная точность магазина сопротивлений
Контрольные вопросы:
- Почему реохорд должен быть изготовлен из однородной проволоки?
- Как влияет длина реохорда на точность измерений?
- В чем преимущество использования магазина сопротивлений по сравнению с фиксированными резисторами?
- Можно ли использовать данный метод для измерения очень малых (менее 1 Ом) или очень больших (более 1 МОм) сопротивлений?
Примечание:
Для эксперимента рекомендуем использовать сайт c виртуальными лабораторными работами по физике Девяткина Е.М. - eFizika - https://efizika.ru/html5/256/index.html.
