ą E2 ą i metod ą porównawcz Pomiar rezystancji metod ą mostkow

Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy im. Jana Długosza w Częstochowie

1

Pomiar rezystancji metodą mostkową i metodą

porównawczą

E2

Przyrządy:

Zasilacz prądu stałego, płytka z opornikami, płytka mostka Wheatstone’a, opornik o oporze wzorcowym, mikroamperomierz, woltomierz (multimetr uniwersalny).

I. Pomiar metodą mostkową

Układ mostkowy (mostek Wheatstone’a) do pomiarów rezystancji przedstawiono na rys.1.

+

-

Rx R2

R3 R4

A

C D

B R

- opór badany,

R

– opór o rezystancji regulowanej

R

, R

– oporniki o znanych rezystancjach,

-wskaźnik równowagi (mikroamperomierz)

Stan równowagi mostka, jest to stan, w którym potencjały punktów C i D są jednakowe, czyli napięcie U

=0 (wskaźnik równowagi mostka ma wtedy odchylenie zerowe). Stan taki uzyskujemy poprzez odpowiedni dobór rezystancji R

, R

, R

. Zachodzą wtedy następujące zależności:

I

=0, I

=I

, I

=I

 



=

 =

 



=

=

4 4 3 3

2 2

I R I R

I R I R U

U U

U

DB CB

AD AC

Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy im. Jana Długosza w Częstochowie

2

4 4

2 2

3

3

R I

I R I R

I R

=

Stąd:

4 3 2

R R R

R

= (1)

Kolejność wykonywanych czynności:

1. Połączyć układ według schematu 1.

+9V

-9V

Rx R2

R3 R4

2. Ustawić na zasilaczu napięcie około 5V do 9V (wybieramy jedną wartość z tego zakresu, tak aby amperomierz pracował płynnie na całym zakresie).

3. Podłączyć do zacisków pomiarowych R

opornik R

.

4. Obracając pokrętłem R

uzyskać równowagę mostka (wskazanie 0 μA na amperomierzu).

5. Odczytać oporność potencjometru R2 na skali pokrętła.

6. Powtórzyć pomiary dla oporników od R

do R

.

7. Oporność elementów w mostku wynosi 100 kΩ (R

i R

= 100 kΩ).

8. Na podstawie uzyskanych wyników obliczyć wartości R

R

, R

,R

, R

. II. Pomiar metodą porównawczą:

Metoda porównawcza (napięciowa) pomiaru rezystancji polega na porównaniu spadków napięcia na połączonych szeregowo: oporniku badanym Rx i oporniku wzorcowym R

.Ponieważ w obydwu opornikach płynie ten sam prąd, napięcia na nich są proporcjonalne do rezystancji:

wz wz

x x

R

U

R

I = U =

Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy im. Jana Długosza w Częstochowie

3 Kolejność wykonywanych czynności:

1. Połączyć układ według schematu 2.

2. Ustawić na zasilaczu napięcie 30V.

3. Połączyć opornik wzorcowy R

i badany Rx

jak na schemacie.

4. Dokonać odczytu spadku napięcia na oporniku wzorcowym, wpinając końcówki pomiarowe woltomierza pomiędzy jego końce. Następnie przenieść końcówki pomiarowe na końce opornika badanego i odczytać spadek napięcia na tym elemencie (jeden z oporników R

).

5. Powtórzyć pomiary dla pozostałych czterech oporników.

6. Wyniki przedstawić w tabeli.

U

[V] U

[V] U

[V] U

[V] U

[V]

U

[V]

U

[V]

7. Wartość opornika wzorcowego R

= 10kΩ.

8. Na podstawie uzyskanych wyników obliczyć wartości R

R

, R

,R

, R

. Wymagania:

- prawo Ohma, - prawa Kirchhoffa,

- mostek Wheatstone’a do pomiaru rezystancji,

- metoda porównawcza pomiaru rezystancji,

- niepewności pomiarowe.