Измерение сопротивления при помощи моста постоянного тока

Измерение сопротивления при помощи моста постоянного тока

Некрасов Александр Григорьевич,учитель физики.

Ребченко Андрей Николаевич, учитель физики

Статья отнесена к разделу: Преподавание физики.

Цели урока: На основе виртуального эксперимента по измерениям тока и напряжения определить сопротивление проводника.

Задачи урока:

Образовательная: На виртуальном опыте показать возможность одного из методов определения неизвестного сопротивления на основе использования правил Кирхгофа.

Развивающая: Развивать внимание, умение творчески и логически анализировать экспериментальные данные, собирать электрические цепи на моделях, измерять электрические величины. Повышать интерес к физике путем выполнения лабораторной работы расчета требуемых величин.

Воспитательная: Развивать самостоятельность, аккуратность и внимание при проведении компьютерного эксперимента, чувство ответственности за полученные результаты. Воспитание мировоззренческих понятий: познаваемость окружающего мира, явлений.

Форма урока: виртуальная лабораторная работа.

Теоретическое обоснование

Измерение сопротивлений при помощи моста постоянного тока является весьма распространенным способом. Схема приведена на рисунке, на котором показано соединение четырех сопротивлений в виде четырехугольника, одно из которых неизвестно. В одной диагонали включен амперметр (гальванометр), к концам другой диагонали подключен источник постоянного напряжения с ЭДС равной Путем изменения или отношения для любого значения , можно добиться того, что ток в амперметре был равен нулю. Это будет тогда, когда потенциал в точках и будет одинаковым. Запишем второй закон Кирхгофа для контура :

Положительный обход контура выбран по часовой стрелке (ток течет навстречу обходу контура, поэтому берется со знаком минус). Если , то

(1)

Аналогично для контура

и если то

(2)

Применим первый закон Кирхгофа к узлам при условии отсутствия тока через амперметр, получим

Разделив почленно уравнения (1) и (2), получим

(3)

Из последнего уравнения (3) находим неизвестное сопротивление

(4)

Порядок выполнения работы

Н а рисунке представлен интерфейс монтажного стола, на котором можно собирать электрические цепи.

С оберем цепь, схема которой приведена на рисунке:

Отсюда берутся элементы цепи:

З десь - источник постоянного тока. ключ,известные сопротивления (при наведении на них курсора появляются значения этих сопротивлений), переменное сопротивление, с помощью которого необходимо установить нулевой ток через амперметр (уравновесить мостик). неизвестное сопротивление, его необходимо выбирать как показано на схеме внизу (например, нихром, длина 100 м, с ечение 0,1 мм², эти значения выбираются с помощью кнопки:

Параметры неизвестного сопротивления (а это провод определенной длины и сечения) выбираются в открывшемся окошке после нажатия этой кнопки (см. рисунок справа, не забывайте нажимать “Apply”):

После того, как «уравновесите мостик» по формуле (4) рассчитайте неизвестное сопротивление. Значения известных сопротивлений и сопротивление реостата снимите, подведя курсор к этим сопротивлениям.

Зная материал неизвестного сопротивления, длину и площадь поперечного сечения теоретически рассчитайте сопротивление неизвестного резистора и сравните с экспериментальным значением.

По формуле

рассчитайте расхождение между расчетным и экспериментальным значением.

Вопросы

Дайте определение понятия электрический ток. Каков физический смысл производной

Сформулируйте и запишите закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи.

Как формулируются законы Кирхгофа и как они применяются в данной работе.

Источники

Используемый источник:

http://elektronika.newmail.ru

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/124886-izmerenie-soprotivlenija-pri-pomoschi-mosta-p