Вказівки до виконання роботи. Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: електричний струм; сила струму та його густина; закон Ома для однорідної та неоднорідної
Для виконання роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: електричний струм; сила струму та його густина; закон Ома для однорідної та неоднорідної ділянок кола; опір провідників; правила Кірхгофа для розгалужених кіл.
[1, т.2, §§ 2.1–2.3, 2.6; 2, §§ 96–98, 100, 101; 3, §§ 8.9; 4, т.2, §§ 31, 33–36]
Існує декілька способів вимірювання електричних опорів. Для безпосереднього вимірювання опорів застосовуються прилади: омметри, мегаомметри. Омметр для вимірювання великих опорів – це звичайний магнітоелектричний вольтметр, включений за певною схемою. У мегаомметра, як вимірювача, також використовують магнітоелектричний прилад, але спеціальної конструкції. Мегаомметром користуються, наприклад, для вимірювання опору ізоляції струмопровідних частин електроустановок, який повинен бути дуже великим.
У вимірювальній техніці широко застосовуються місткові методи, або методи порівняння за допомогою місткових схем (зручною і поширеною є схема містка Уітстона). Ці методи дають змогу вимірювати опори з високою точністю. Точність обумовлена застосуванням змінних зразкових мір опору, з якими порівнюються невідомі опори.
Найпростіший спосіб вимірювання опорів – метод амперметра і вольтметра. За цим методом величину невідомого опору вираховують використовуючи закон Ома для ділянки кола:
, (3.2.1)
де U, I – відповідно напруга і сила струму на даній ділянці.
На рис.3.2.1 та 3.2.2 наведено дві можливі схеми для визначення невідомого опору.
 |
Першу схему (рис. 3.2.1) використовують для вимірювання малих опорів (порівняно з опором вольтметра). Амперметр у цій схемі вимірює загальний струм, який протікає і по опору RХ, і по обмотці вольтметра. Якщо опір RХ малий, то по ньому проходить майже весь струм, оскільки струм, який тече через вольтметр, дуже малий.
Невідомий опір можна знайти за формулою
, (3.2.2)
де RВ – опір вольтметра. З формул (3.2.1) і (3.2.2) видно, щоR<RХ.Причому, чим більший опір вольтметра, тим ближчеRдо RХ.
Другу схему (рис. 3.2.2) використовують для вимірювання великих опорів (порівняно з опором амперметра). Вольтметр у цій схемі вимірює спад напруги і на опорі RХ, і на обмотці амперметра. Оскільки опір RХдуже великий, на нього витрачається майже вся напруга мережі.
Невідомий опір можна знайти за формулою
, (3.2.3)
де RА – опір амперметра. З формул (3.2.1) і (3.2.3) видно, що R>RХ. Причому, чим менший опір амперметра, тим ближче R до RХ.
Метод амперметра і вольтметра застосовують тоді, коли можна обійтись без великої точності вимірювань.
Хід роботи
1. Зібрати коло за схемою на рисунку 3.2.1.
2. Записати показання вольтметра U при трьох різних значеннях сили струму І. Результати вимірювань занести до таблиці 3.2.1.
3. Зібрати коло за схемою на рисунку 3.2.2
4. Записати показання вольтметра U при трьох різних значеннях сили струму І. Результати вимірювань занести до таблиці 3.2.2.
5. Розрахувати вимірюваний опір за формулою (3.2.1), знайти його середнє значення.
6. Обчислити вимірюваний опір за формулою (3.2.2) та (3.2.3). Знайти середнє значення результатів для кожної схеми вмикання приладів.
7. Виразити у процентах, наскільки відрізняються результати наближених підрахунків за формулою (3.2.1) від середнього значення вимірюваного опору.
8. Результати обчислень занести до таблиці 3.2.1 та 3.2.2.
Таблиця 3.2.1
| № пор. | U, В | І, А | R, Ом (3.2.1) | RX, Ом (3.2.2) | 
|
Таблиця 3.2.2
| № пор. | U, В | І, А | R, Ом (3.2.1) | RX, Ом (3.2.3) |
|
Контрольні запитання
1. Що називається електричним струмом? Умови його існування.
2. Дайте означення сили струму та його густини.
3. У чому полягає фізичний зміст потенціалу електричного поля, напруги?
4. Дайте означення опору. Від яких величин і як залежить опір провідника?
5. Запишіть закон Ома для однорідної ділянки кола в інтегральній і диференціальній формі.
6. Запишіть закон Ома для неоднорідної ділянки кола. Покажіть, що це узагальнений закон, з якого можна дістати закон Ома як для ділянки, так і для замкненого кола.
7. Сформулюйте правила Кірхгофа. Доповніть їх правилами знаків.
8. Що таке амперметр і як він вмикається в коло. Чому саме так?
Що таке вольтметр і як він вмикається в коло. Чому саме так?