Лабораторная работа измерение индукции магнитного поля катушки индуктивности без сердечника

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Почему сопротивление катушки трансформатора меньше постоянному току, больше переменному?
2. Почему введением сердечника увеличивается индуктивность катушки?
3. Объясните явление самоиндукции.
4. Объясните закон Ома для цепи переменного тока.
5. Почему с увеличением частоты переменного тока увеличивается индуктивность.


ЛИТЕРАТУРА.
1. И.В.Савельев «курс общей физики» т.2, стр.231-238.
2. М.М.Козлов «Физика» стр.91-94.
3. В.И.Иверонова «Физический практикум».

2-ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ МОСТОМ УИТСОНА

1.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ.

1. Узнать сущность и физический смысл электрического сопротивления.
2. Познакомиться с методикой определения неизвестного сопротивления и мостовой схемой.
3. Узнать разницу между различными соединениями нескольких сопротивлений.
4. Как устроен и принцип работы моста Уитсона.
5. Возможность использования данной лабораторной работы в будущей своей специальности.

2.ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ.

1. 
   Микроамперметр с нулевой шкалой типа М 263.
   
2. 
   Аккумуляторная батарея 2В.
   
3. 
   Магазин сопротивлений МСП- 6 Ом.
   
4. 
   Мост Уитсона.
   
5. 
   Блок неизвестных сопротивлений.
   
6. 
   Ключ.
   

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Одним из наиболее точных методов определения сопротивления проводников является метод определения по схеме моста Уитсона.
Принципиальная схема моста Уитсона состоит из четырех сопротивлений; R₁ R₂R₃R_4,образующих замкнутый четырехугольник ABCD (рис. 1)
К двум противолежащим точкам четырехугольника А и С присоединен источник тока. А к двум другим B и D- гальванометр Г. Этот проводник с гальванометром является как-бы«мостом» перекинутым от ветви ABC к ветви ADC. По наличию или отсутствию тока в мостике, определяемом по гальванометру, можно судить о соотношении величин сопротивлений R₁, R₂,R₃, R₄. Сопротивления, составляющие схему, называются плечами моста. Если замкнем ключ К, то в точках A, B, C, D возникнут соответственно потенциалы U_A,U_B,U_C, U_D. Величину тока, протекающего через гальванометр, по закону Ома можно определить следующей формулой:
I_Г= (U_B-U_D)/R_Г (1)
Если потенциал U_B=U_D, то гальванометр наличие тока не покажет. Найдем необходимые при этом условии соотношения величин сопротивлений R₁, R₂, R₃,R₄.
Ток I идущий от элемента, разветвляется в точке А на 2 части:

1. 
   I-на участке АВ.
   
2. 
   I-на участке AD.
   

Если тока через гальванометр нет, то по участкам АВС ток будет I₁, а по участку ADC- I₂.
Пользуясь законом Ома для участка цепи, напишем выражение разностей потенциалов на концах сопротивлений, составляющих схему моста.
U_A-U_B=I₁R₁Ua-U_D=I₂R₃
U_B-U_C=I₁R₂ U_D -U_c=I₂R₃ (2)
Используя то условие, что ток через гальванометр отсутствует, т.е. U_B=U_D, можно написать
U_A-U_B =I₁R₁ U_A-U_B=I₂R₃
U_B-U_C=I₁R₁ U_B-U_C=I₂R₄ (3)
Откуда следует
R₁=I₁R₃ (4)
I₁R₂=I₂R₄ (5)


Рис.2.
Разделив почленно (4) на (5) получим:
(6)
это соотношение может служить для отыскания любого из четырёх сопротивлений, включенных в плечи моста, если известны три других сопротивления.
Мостовая схема №2
применяется следующим образом. В одно плечо моста включается известное сопротивление R, магазин сопротивлений включается в другое плечо моста. Сопротивления R₃ и R₄ обычно осуществляется в виде металлического проводника (реохорда), натянутого вдоль миллиметровой шкалы. Соединение гальванометра с реохордом осуществляется с помощью контактного движка вдоль реохорда. Таким образом, сопротивления R₃ и R₄ служат отрезки проводника AD и DC. Такая система скользящего контакта моста позволяет изменять величины R₃ и R₄, которые согласно формуле , пропорциональны длинам отрезков ₁ и ₂. Соотношение (6) запишем в виде:
R_x/R₂=₁/₂, (7)
откуда
R_x=R₂₁/₂. (8)
В этих условиях процесс измерения по мостовой схеме заключается в установке магазина сопротивлений (близкого по величине к измеряемому сопротивлению) и в отыскании при помощи скользящего контакта такого положения моста, при котором сила тока в гальванометре обращается в нуль.
В рабочей схеме неизвестное сопротивление R_x задается на штепсельном магазине сопротивления (рис 3).
Штепсельный магазин сопротивлений представляет собой коробку, на крышке которой укреплена массивная медная полоса, разрезанная на отдельные пластины. Между пластинами оставлены маленькие зазоры с гнездами, куда могут быть вставлены медные штепселя. Кроме того, каждая пластина соединена с соседнейпластиной через катушку сопротивления. Когда штепсель вынут, то ток проходит только через эту катушку сопротивлений, когда же штепсель вставлен в гнездо, то соседние пластины замыкаются накоротко и ток идёт через штепсель, сопротивление которого ничтожно мало. Вынимая штепселя можно устанавливать неизвестные сопротивления.