Краткая теория. Как известно, электрическое сопротивление R провода длиной l и поперечным сечением S определяется формулой

Как известно, электрическое сопротивление R провода длиной l и поперечным сечением S определяется формулой , (1)

где r - удельное сопротивление материала (т.е. сопротивление проводника из данного материала поперечным сечением 1 м2 и длиной 1 м, измеряется в Омּм). Отсюда, при известных (измеренных) значениях R, l и d (d - диаметр проволоки) r можно определить как . (2)

В свою очередь, R может быть экспериментально определено из закона Ома для однородного участка цепи: (3)

U - разность потенциалов на концах проводника, I - сила тока в нем.

Формула (3) давала бы достаточно точный результат при условии идеальности измерительных приборов - амперметра и вольтметра, - а именно: сопротивление амперметра ; сопротивление вольтметра . Поскольку на практике RA и RV имеют определенные конечные значения, то результат определения R, и, следовательно, r зависит от схемы (способа) подключения приборов.

Метод вольтметра-амперметра для измерения сопротивления может быть реализован в двух вариантах: метод непосредственного измерения напряжения и метод непосредственного измерения тока. Рассмотрим особенности каждого из них.

1.1.
МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

На рис. 1 показана схема включения приборов для этого метода. Здесь RX – измеряемое неизвестное сопротивление исследуемого проводника, R1 – реостат для установки требуемого значения силы тока.

При таком включении приборов амперметр показывает ток IA, равный сумме токов IX и IV текущих соответственно через сопротивление RX и вольтметр. Тогда сопротивление R’, вычисленное по формуле (3), будет отличаться от RX . Действительно, учитывая, что , , , можем записать: (4)

Относительная систематическая погрешность для этого варианта подключения амперметра и вольтметра определяется соотношением (5)

Отсюда видно, что при таком подключении измерительных приборов погрешность возникает из-за конечного сопротивления вольтметра RV . При RV ® ¥ εR ® 0. Для уменьшения погрешности важно, чтобы RX << RV , т.е. с помощью метода непосредственного измерения напряжения целесообразно измерять малые сопротивления. Если RV известно, то исключить систематическую погрешность можно, выразив RX из равенства (4):

(6) , где

В используемой установке RV = 2000 Ом, а R’ < 5 Ом, таким образом, отношение R’/RV имеет порядок 10 – 3 . В этом случае можно использовать приближение , и окончательно рабочая формула для расчета удельного сопротивления будет иметь вид: (7)

1.2. МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Принципиальная схема включения измерительных приборов для этого метода представлена на рис. 2.

 


Здесь RX - измеряемое неизвестное сопротивление, а R1 – реостат для регулировки тока.

При вычислении сопротивления из непосредственного измерения по формуле (8)

возникает систематическая погрешность из-за того, что вольтметр показывает сумму падений напряжения на сопротивлениях RX и RA, т.е. .(9)

В этом случае . 10)

Относительная систематическая погрешность для этого варианта подключения амперметра и вольтметра определяется соотношением

(11)

откуда следует, что данный метод лучше использовать в случае, когда измеряемое сопротивление много больше сопротивления амперметра, т.е. RX >> RA. Если сопротивление RA известно, то исключить систематическую погрешность можно, выразив RX из равенства (10): . (12)

Тогда рабочая формула для расчета удельного сопротивления будет иметь вид: . (13)

 








Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 468;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.