mostek.docx

Ćwiczenie nr 32: Mostek Wheatstone’a

Cel ćwiczenia:

              Praktyczne zastosowanie praw Kirchhoffa i sprawdzenie zależności określających opór zastępczy dla połączeń szeregowych, równoległych i mieszanych.

Wprowadzenie:

·        I prawo Kirchoffa:

Algebraiczna suma natężeń prądów wpływających do węzła sieci musi być równa zeru.

I1+I2+...+Ii=0

·         II prawo Kirchoffa:

Suma różnic potencjałów obliczonych kolejno wzdłuż zamkniętej pętli sieci równa się zeru:

U1+U2+...+Ui=0

·        Prawo Ohma:

Stosunek napięcia między końcami przewodnika do natężeń prądu jest wielkością stałą, nazywaną, opornością:

R=UI

Z zastosowania powyższych zależności możemy ustalić wartość oporu zastępczego dla układu oporów połączonych:

-szeregowo:

Rz=R1+R2+...+Ri

-równolegle:

1Rz=1R1+1R2+...+1Ri    

Mostek Wheatstone’a jest układem do pomiaru oporów. Tworzy go

połączenie czterech oporów: Rx, R2, R3, R4 oraz galwanometru o oporze R5. Mostek jest

zasilany z ogniwa galwanicznego lub zasilacza o sile elektromotorycznej E i oporze

wewnętrznym re

Rys.1

Mostek Wheatstone’a używany w ćwiczeniu przedstawiono na rysunku 1. Prąd płynący

z ogniwa galwanicznego E rozgałęzia sięw punkcie A. Jedna jego częśćpłynie przez

szeregowo połączone opory Rxi R, druga przez przewód AB. Przez zmiany położenia suwakazmienia sięstosunek oporów Ra do Rb.

Metoda Wheatstone’a porównywania oporów polega na tzw. równoważeniu mostka, to

znaczy na takim dopasowaniu oporów, by potencjały w punktach D i punkcie gdzie znajduje się suwak (x)były równe

(Vx= VD), czyli żeby prąd płynący przez galwanometr G był równy zeru.

Po zrównoważeniu mostka dochodzimy do zależności:

Rx=R·xl-x

Gdzie:

Rx- szukana wartość oporu,

R- ustalona wartość oporu,

x- położenie suwaka,

l- długość  listwy z drutem oporowym,

Układu pomiarowy:

1. Listwa z drutem oporowym, zaopatrzona w podziałkę milimetrową i kontakt ślizgowy, umożliwiający zmiany długości odcinków x i y.

2. Opornica dekadowa R

3. Symbolem Rx oznaczono zestaw oporników wmontowanych na odpowiedniej płytce z pleksiglasu.

4. Mikroamperomierz G jako wskaźnik zerowania mostka. Jego czułość można regulować.

5. Zasilacz stabilizowany

Wykonanie ćwiczenia:

Z dostępnych elementów łączymy obwód elektryczny według schematu na rys.1, podłączając kolejno za Rx 4 nieznane opory: R1, R2, R3oraz R4.

Następnie dokonujemy pomiarów dla Rx składającego się z połączonych szeregowo, równolegle  oraz w sposób mieszany(rys.2) oporów R1, R2, R3i R4.

Rys. 2 Układ mieszany oporów.

Rxliczymy w tym przypadku również ze wzorów posługując się wyliczonymi wcześniej wartościami R1, R2, R3i R4. Wartość tę oznaczymy jakoRobl.