С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Резисторы
Работа 6. Измерение сопротивлений резисторов В работе требуется измерить с максимально возможной точностью сопротивления нескольких выданных резисторов. Проблема — в скудном наборе измерительных приборов. Ис- пользуются: источник питания 4 В или батарейка 4,5 В (на- пряжение считается неизвестным — разве что очень пример- ная величина), миллиамперметр с током полного отклонения 5 мА (для полноты картины можно и эту величину не зада- вать — сказать, например, что это не миллиамперы на шкале, а условные единицы), два резистора с точно известными сопротивлениями (например, 2450 Ом и 4640 Ом — их можно заранее померить цифровым прибором), ограничительный резистор приблизительно 100—200 Ом — укажите строго-на- строго, что его используют для ограничения тока в цепи, чтобы миллиамперметр остался цел и не был повреждён источник питания. Разумеется, провода. И сами резисторы, которые нужно померить: 1 кОм, 10 кОм, 50 кОм и 200 Ом. Эти величины заданы тут очень примерно — возьмите то, что сумеете подобрать. Указания по проведению работы . Ничего не подсказы- вайте — смысл работы именно в том, чтобы придумать способ измерений «без ничего» — ни напряжения, ни тока изме- рить нельзя (напомним, что приборы очень неидеальные и полное сопротивление цепи неизвестно). Выданные два резистора позволяют проградуировать шкалу импровизиро- ванного омметра — соединяем последовательно «в кольцо» источник питания, ограничительный резистор, миллиампер- Электрические измерения на постоянном токе 19 метр и известный резистор и отмечаем на шкале прибора ток, который соответствует сопротивлению этого резистора. Удобно на миллиметровой бумаге нарисовать отдельно от миллиамперметра шкалу и отметки делать именно на ней — у самого прибора стекло мешает. Выданные два резистора позволяют получить четыре отметки: каждый резистор от- дельно, параллельно соединённые резисторы (сопротивление рассчитываем по известной формуле), последовательно со- единённые резисторы. Величины сопротивлений выданных резисторов выбраны так, чтобы все четыре отметки попали на шкалу (возможно, было бы и «зашкаливание» при парал- лельном соединении). Теперь можно подключать неизвестные резисторы и смот- реть на нашу шкалу. При величинах 1 и 10 кОм мы попадём недалеко от известных отметок, и можно будет «в уме» сделать интерполяцию или экстраполяцию. Это вполне ра- зумный, хотя и неточный способ — его можно улучшить, сделав дополнительные отметки на шкале при помощи понят- ной формулы I = U R общ = U R о + R доп . По известным двум точкам легко рассчитать не заданные нам U и R о — сопротивление «остальной» цепи, которое включает внутреннее сопротивление источника, ограничи- тельный резистор, сопротивление проводов и собственное сопротивление миллиамперметра. После этого можно изме- рять. Отдельно нужно обсудить измерения с резисторами 200 Ом и 50 кОм — первый вызовет отклонение за пределы шкалы, второй даст совсем малое отклонение стрелки в начале шка- лы, и ничего определённого сказать будет нельзя. Выйти из затруднительного положения и попасть на известный участок шкалы можно так: для измерения малого сопротивления мы соединим его последовательно с резистором 2450 Ом и получим новую отметку на шкале, большой же резистор подключим параллельно к соединённым последовательно из- вестным резисторам. Для увеличения точности и получения более определённых отсчётов можно провести одно за другим два измерения — присоединяя неизвестный резистор и не 20 Часть 1 присоединяя, при этом лучше видна небольшая разница в от- счётах. Интересно обсудить с учащимися вопрос о точности полученных результатов — различные резисторы из набора неизвестных могут быть измерены в нашем случае с очень различной точностью. Ещё один важный момент в этой работе — тут виден смысл в параллельном, последовательном и комбинированном со- единении резисторов, это и в самом деле используется для получения практических результатов. И ещё: на этой простой работе видно, как сильно отличаются друг от друга точность конкретного измерения (и пределы погрешности) и разреша- ющая способность прибора — погрешность ± 5% полностью поглощает разницу результатов при последовательном под- ключении маленького резистора 200 Ом в собранную цепь, но разница видна, и она воспроизводима — это позволяет всё же найти величину сопротивления. В нашем эксперименте мы не используем миллиампер- метр на 5 миллиампер — это как бы совершенно новый при- бор, который мы тут же калибруем по известным резисто- рам, и точность измерений определяется именно воспроиз- водимостью результатов. Если бы погрешность измерений определялась трением в упорах (как и было в приборах старых конструкций), то стрелка при каждом измерении могла застыть где угодно в пределах некоторой области (её называли «застойной»), и это совершенно испортило бы нам всю выбранную методику. В современных стрелочных при- борах рамка со стрелкой «подвешивается» на растянутых ленточках, поэтому сухое трение в упорах просто отсутствует и результаты нескольких измерений почти не отличаются друг от друга (причиной отличия может быть постепенное ухудшение свойств используемой батарейки или плохие кон- такты соединительных проводов). жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|