С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Точные измерения
Работа 8. Точное измерение сопротивлений Нужно измерить поточнее сопротивления двух-трёх рези- сторов, величины сопротивлений которых лежат в пределах от сотен Ом до десятков кОм. Для этих измерений нам понадобится магазин сопротив- лений. Ещё будут нужны несколько резисторов сопротивле- нием сотни Ом — единицы кОм, источник питания и чувстви- тельный микроамперметр. Отметим, что величины сопротив- лений выданных нам вспомогательных резисторов неизвест- ны (либо известны только приблизительно). Решение . Тут возможны самые различные способы изме- рений, например методом замещения: собираем цепь, содер- жащую неизвестный резистор и микроамперметр, фиксируем ток и заменяем неизвестный резистор магазином сопротив- лений. Щёлкаем до тех пор, пока ток не станет таким же, как и в первом случае. При этом сопротивление магазина будет равно сопротивлению заменённого резистора. Способ этот хорош, но можно измерить и поточнее. В данном случае точность определяется нашей способностью зафиксировать равенство токов в двух случаях. Погрешность тут меньше тех 4%, которые соответствуют школьному микроампермет- ру, однако, проведя опыт несколько раз (лучше — нескольки- ми группами экспериментаторов независимо друг от друга), мы получим несколько отличающиеся результаты (кстати, это превосходный метод оценки погрешностей измерений). Метод поточнее основывается на применении мостиковой схемы. Соберём мостик из двух вспомогательных резисторов (включим их последовательно друг с другом и свободные концы присоединим к источнику питания), неизвестного ре- зистора и магазина сопротивлений (их мы также соединя- Электрические измерения на постоянном токе 25 ем последовательно и подключаем к источнику) и микро- амперметра, включённого в «диагональ» мостика — между точкой соединения вспомогательных резисторов и точкой соединения неизвестного резистора с магазином сопротивле- ний. Обязательно для начала подключите последовательно с микроамперметром ограничительный резистор — а то мож- но просто испортить микроамперметр при включении цепи. Меняя сопротивление магазина, добьёмся баланса мостика — нулевого тока через микроамперметр. При таком балансе отношение сопротивлений неизвестного резистора и мага- зина равно отношению вспомогательных резисторов. Теперь поменяем местами либо вспомогательные резисторы, либо магазин и неизвестный резистор — и вновь добьёмся баланса. Полученные результаты (два значения сопротивления ма- газина) позволяют рассчитать сопротивление неизвестного резистора: R x = √ R 1 · R 2 . Тут даже не нужно знать точные величины вспомогатель- ных резисторов — важно только, чтобы их сопротивления (даже и не сами сопротивления, а их отношение) не меня- лись в процессе измерений. Такое могло бы произойти из-за нагрева, поэтому величины вспомогательных сопротивлений не должны быть слишком малы. Точность такого метода довольно высока — она определя- ется точностью магазина сопротивлений и точностью уста- новления баланса мостика. Точность магазина сопротивле- ний очень высока, поэтому главная погрешность получается из-за неточности фиксации баланса. Для улучшения точно- сти необходимо применение самого чувствительного микро- амперметра, который вы сможете раздобыть. При этом совер- шенно необязательно знать точно его чувствительность, важ- но только одно — отклоняется ли стрелка при подключении его в эту цепь или нет. И ещё одно — если при щелчках ма- газина сопротивлений не получается точного баланса, можно провести интерполяцию результатов измерений. Пусть при значении сопротивления магазина 134 Ом стрелка отклони- лась влево на 6 делений, а при 135 Ом стрелка отклонилась вправо на 2 деления. В этом случае баланс соответствует со- противлению 134,25 Ом (обычная пропорция). И ещё: в таких измерениях нетрудно оценить погрешность результата, ес- 26 Часть 1 ли посчитать магазин сопротивлений совершенно точным — пощёлкаем около баланса, найдём диапазон сопротивлений магазина, в котором изменений этого баланса не наблюдается с нашим микроамперметром, а затем найдём погрешность измерений методом границ. Такой способ годится для случая, когда наш микроамперметр не очень чувствительный и имен- но из-за этого «набегают» основные погрешности. Не все из описываемых ниже работ можно безусловно отнести к «измерениям на постоянном токе», однако ни- каких внешних источников переменного или импульсного напряжения мы использовать не будем. Тем не менее, кро- ме обычных величин мы будем измерять и малые отрезки времени (порядка нескольких миллисекунд), а также ёмкости конденсаторов — точнее, отношение ёмкостей, индуктивность катушки. Начнём с двух традиционных работ. жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|