ссылке 2

Лабораторная работа №2
ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
МЕТОДОМ ВОЛЬТМЕТРА-АМПЕРМЕТРА
Цель работы: изучить методы прямых и косвенных измерений основных
электрических величин: напряжения, тока и сопротивления.
Приборы и принадлежности: источник постоянного напряжения (0-5в),
миллиамперметр, вольтметр, лампочка накаливания, резистор,
соединительные провода, сборочная панель, 2 листа миллиметровой
бумаги формата А4.
Теоретическое обоснование эксперимента
Для прямых измерений сопротивления используются специальные
приборы – омметры. Однако в ряде случаев, например при измерении
нелинейных элементов, возникает необходимость использовать косвенный
способ измерения сопротивления – метод вольтметра-амперметра, который
вытекает непосредственно из закона Ома и согласно которому сопротивление
R=
U
.
I
(2.1)
Измеряя напряжение U и силу тока I, можно вычислить R. Вольтамперной характеристикой (ВАХ) (рис.2.1) называют зависимость силы тока,
протекающего через сопротивление, от напряжения, приложенного к нему.
Если зависимость I от U, т.е. функция I =f(U), линейна (рис.2.1), то это
означает, что величина R=const, и такое сопротивление называют линейным.
Если же сопротивление зависит от напряжения, R=f(U), то сопротивление
называют нелинейным, т.к. зависимость I от U криволинейна (рис.2.2). ВАХ
позволяет найти сопротивление нелинейного элемента при любых значениях
напряжения и тока. В общем случае величина сопротивления нелинейного
элемента,
Rd 
I(A)
dU
,
dI
(2.2)
I(A)
R=const
ΔI
ΔI
0
ΔU
R≠const
A
0
U(B)
ΔU
Рис.2.1
Рис.2.2
1
U(B)
которое в данном случае называется дифференциальным сопротивлением и в
разных точках ВАХ может иметь различное значение.
В данной работе изучается ВАХ резистора R и лампочки накаливания Л,
нить накала которой при прохождении через неё тока разогревается,
вследствие чего происходит изменение её сопротивления.
Проведение измерения и обработка результатов
Экспериментальная установка (рис.2.3) включает в себя: ε ─ блок
питания с регулируемым выходным напряжением; mA ─многопредельный
амперметр; V ─ многопредельный вольтметр; R ─ резистор; Л ─ лампочка
накаливания.
Проведение
эксперимента
сводится
к
измерению
напряжений
на
каждом
элементе при разной силе
тока
в
цепи
(рис.2.3):
напряжения
UR
─
на
резисторе R и напряжения UЛ
на лампочке накаливания.
Результаты
измерений
занесите в таблицу 2.1.
Напряжение
измеряется
вольтметром (V), который
поочередно подключается к
резистору и лампочке, а сила
тока измеряется с помощью
миллиамперметра (mA).
Рис.2.3
Сведения, необходимые для работы с приборами
Цена деления C 
X
, где X - предел измерения измерительного прибора,
N
а N – полное число делений на шкале измерительного прибора. Тогда сила
тока I=CI . nI , где CI – цена деления и nI – число делений, отмечаемых
стрелкой миллиамперметра, а напряжения на резисторе UR и на лампочке UЛ
вычисляются по формулам: UR =CU . nR и UЛ =CU . nЛ , где CU – цена деления
вольтметра, а nR и . nЛ – числа деления вольтметра при измерении на
резисторе и лампочке соответственно.
Задание 1.Измерение линейного сопротивления резистора.
1. Подключив вольтметр к резистору и постепенно увеличивая силу тока
в цепи, каждый раз записывать показания вольтметра UR и амперметра
IR в таблицу 2.1.
2
Таблица 2.1
CI=
N
IR= CI . nI UR =CU . nR
10-3 (A)
(B)
(mA/дел);
R(Ом)
CU=
R (Ом)  , 
(В/дел)
IЛ= CI . nI
(A)
UЛ =CU . nЛ
(B)
1
2
R=
3
4
5
6
7
=
8
9
10
11
=
12
13
Rd 
U

I
(2.3)
2. Вычислить сопротивление резистора R при разной силе тока.
3. Определить среднее значение R , абсолютную  и относительную 
погрешности.
4. Построить график I(U) и по графику определить сопротивление
резистора, заменив в формуле (2.2) дифференциалы конечными
приращениями ΔU, ΔI (формула 2.3).
5. Сравнивать оба значения сопротивления и сделать выводы.
3
Результаты и выводы
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Задание 2. Изучение ВАХ лампочки накаливания
1. Подключив вольтметр к лампочке и постепенно увеличивая силу тока
в цепи, каждый раз записывать показания вольтметра UЛ и амперметра
IЛ в таблицу 2.1.
2. Построить вольт-амперную характеристику лампочки накаливания.
3. Определить с помощью построенного графика дифференциальное
сопротивление лампочки в нескольких точках
ВАХ, заменив
дифференциалы конечными приращениями ΔU, ΔI. Для этого в
указанных преподавателем точках графика I Л (U Л ) необходимо
провести касательную и вычислить отношение
U Л
.
I Л
Результаты и выводы
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Понятия электрических величин: напряжения, силы
сопротивления и единицы их измерения.
2. Закон Ома.
3. Нелинейное сопротивление.
4. Вольт-амперная характеристика.
5. Дифференциальное сопротивление и его вычисление.
6. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.
4
тока,