1611096508-ef363346732ec7fb600b386e46b93e59 (Отчёт по лабе 4.1-4.2 ИзМоры (2008 год))

Новосибирский Государственный Университет      Лабораторная работа 4.1 – 4.2    КОМПЕНСАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ            Выполнил: Москалёв Александр           Новосибирск, 2008 группа 8331 Цель работы Изучение компенсационных методов измерения ЭДС, напряжений и сопротивлений. Оборудование 1.  Потенциометр  постоянного  тока;  нормальный  элемент  Вестона;  батарея  питания  по‐тенциометра; нуль‐индикатор, милливольтметр; термопара; нуль‐термостат; печь с тиглем; источник питания печи; регистратор ЭДС термопары. 2.  Мост  постоянного  тока,  нуль‐индикатор,  источник  питания  моста  (батарея,  аккумуля‐тор или др.), плата с сопротивлениями, малое проволочное сопротивление, образцовое со‐противление или магазин сопротивлений, катушка из тонкого медного провода, рамка с на‐тянутой  медной  проволокой  и  подвижными  потенциальными  контактами,  амперметр,  пе‐реключатель полярности, реостат, микрометр. Ход работы 4.1 Измерение температуры плавления олова и кипения воды  Рис. 1. Схема измерения температуры плавления олова 1 – тигель с оловом; 2 – сосуд с водно‐ледяной смесью; 3 – нагреватель; 4 – дифференциальная термопара; 5 – регистратор  ЭДС  термопары; 6 – потенциометр. Термопара  подключена  к  ком‐пьютерной  системе  с  АЦП,  позво‐ляющим  измерять  ЭДС  на  концах подключённой  к  нему  термопары по  методу,  изображенному  на рис.  1.  Путем  помещения  одного спая  термопары  в  ёмкость  с  оло‐вом,  переходящим  в  жидкое  со‐стояние  из  твёрдого  и  обратно,  а другого  в  сосуд  Дьюара,  была  из‐мерена  ЭДС  термопары.  После серии  из  5‐ти  измерений  она  со‐ставила ε = 8,4 ⋅ 10 −3 ± 0,3 ⋅ 10 −3 V  заметим, что температура плав‐ления олова нам известна и равна 231,9 ºС. Аналогичным образом была измерена ЭДС термопары при температуре тела (36,6 ºС) ε = 1,12 ⋅ 10 −3 ± 0,1 ⋅ 10 −3 V  и температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении (100 ºС) ε = 3,8 ⋅ 10 −3 ± 0,2 ⋅ 10 −3 V  Полагая, что ЭДС термопары линейно зависит от температуры спаев в данном диапазоне, най‐дем коэффициент чувствительности термопары t x = K −1 ⋅ EK=E, txгде,  t x ‐ температура среды, в которую помещен спай. Второй спай при этом помещается в среду, температура которой поддерживается постоянной, например 0 ºС. Найдем K по данным, полученным при измерении ЭДС термопары, разогретой до температуры плавления олова: K олово =8,4 ⋅ 10 −3= 3,62 ⋅ 10 -5  231,9и найдем температуру кипения воды, зная, что ЭДС термопары составило измеренную выше ве‐личину t кип =3,8 ⋅ 10 −3= 104  ºС 3,62 ⋅ 10 −5t тела =1,12 ⋅ 10 −3= 31  ºС. 3,62 ⋅ 10 −5а также для температуры тела Теперь  сделаем  обратное,  и  посчитаем  K  через  температуру  кипения  воды,  а  потом  найдем температуру плавления олова K вода =3,8 ⋅ 10 −3= 3,8 ⋅ 10 -5  ºС 100и рассчитаем остальные температуры t плав8,4 ⋅ 10 −3= 221  ºС =3,8 ⋅ 10 −5t тела =1,12 ⋅ 10 −3= 30  ºС. 3,8 ⋅ 10 −5 Ход работы 4.2 Мостовые методы измерения сопротивлений Мостами  называются  приборы,  предназначенные  для  измерения  сопротивлений  методом сравнения.  Для  измерения  сопротивлений  более  50  Ом  применяют  одинарный  мост –  мост  Уит‐стона. При измерении малых сопротивлений применяют двойной мост – мост Томпсона. Потенциометром, реализующим метод одинарного моста Уитстона, мы измерили сопротивле‐ния сборки сопротивлений и получили следующие результаты Для сопротивления 1 Множитель xN =  10 2 , положение переключателей потенциометра Сопротивление, Ohm x N  100 10 1 0,1 0,01 Значение переключателя  4 7 3 1 0 Измеренное сопротивление  473,1 ⋅ 10 2 Ohm Для сопротивления 2 Множитель xN = 1, положение переключателей потенциометра Сопротивление, Ohm x N  100 10 1 0,1 0,01 Значение переключателя  7 5 6 2 1 Измеренное сопротивление  756,2 Ohm Для сопротивления 3 Множитель xN = 10, положение переключателей потенциометра Сопротивление, Ohm x N  100 10 1 0,1 0,01 Значение переключателя  1 5 8 5 2 Измеренное сопротивление  158,5 ⋅ 10 Ohm Также было измерено сопротивление катушки при комнатной и нулевой (по Цельсию) темпе‐ратурах. Были получены следующие результаты Катушка при комнатной температуре Множитель xN = 1, положение переключателей потенциометра Сопротивление, Ohm x N  100 10 1 0,1 0,01 Значение переключателя  2 6 0 8 7 Измеренное сопротивление  260,8 Ohm Катушка при температуре плавления льда Множитель xN = 1, положение переключателей потенциометра Сопротивление, Ohm x N  100 10 1 0,1 0,01 Значение переключателя  2 3 9 8 6 Измеренное сопротивление  239,8 Ohm Полагая, что зависимость сопротивления медного провода от температуры следующая, вычис‐лим температуру в комнате R (T ) = R(T0 ) ⋅ (1 + 4,3 ⋅ 10 −3 (T − T0 ))  при  T0 = 0 ºС, имеем R(T )260,8−1−1R(T0 )239,8== 20,3  ºС T=4,3 ⋅ 10 −34,3 ⋅ 10 −3При помощи потенциометра также было измерено сопротивление медного проводника. Сначала  установим  его  диаметр,  найдя  среднее  значение  по  выборке,  приведенной  ниже.  В таблице указан диаметр в мм. 1,68 1,65 1,66 1,64 1,61 1,65 1,62 1,61 1,63 1,68 Среднее значение 1,64 мм. Измерение проводилось при xN =  10 −4 , что позволило максимально задействовать переключа‐тели потенциометра для повышения точности измерений. Длина, мм225 105 480 345 290 Сопротивление, Ohm3,1 ⋅ 10 −3  1,34 ⋅ 10 −3  5,57 ⋅ 10 −3  3,53 ⋅ 10 −3  2,61 ⋅ 10 −3  Коэффициент, 2,9 ⋅ 10 −2  2,7 ⋅ 10 −2  2,4 ⋅ 10 −2  2,2 ⋅ 10 −2  1,9 ⋅ 10 −2  Ohm ⋅ mm mСреднее значение  2,4 ⋅ 10 −2Ohm ⋅ mm m.