Elektronika | Felsőoktatás » Huzalok fajlagos ellenállásának meghatározása

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV E9 mérés: Huzalok fajlagos ellenállásának meghatározása Készítette: Rem Krisztián G-302i Vécsei János G-302i Mérés ideje: 1999.1019 Mérés helye : Fizika Tanszék laboratóriuma E9 Huzalok fajlagos ellenállásának a meghatározása A mérés célja: A Wheatstone-híd működésének, elvi felépítésének megismerése. Ellenállásmérés, gyakorlati végrehajtása és a mérési eredmény hibájának megbecslése. Galvanométer használatának gyakorlása A mérés leírása: Általános tudnivalók a Wheatstone-féle híd-kapcsolásról: A Wheastone-féle híd-kapcsolást akkor nyerjük, ha négy ellenállást úgy kapcsolunk össze, hogy azok zárt hurkot alkossanak. Két nem szomszédos csatlakozási pontjára áramforrást, a másik két csatlakozási pontjára galvanométert kapcsolunk. Ekkor a négy ellenállás bármelyikének a megváltoztatásával elérhetõ, hogy a galvanométerben nem fog áram folyni. (I g =0  I 1 =I 2

és I 3 =I 4 ) Ilyenkor a híd kiegyenlített állapotban van. Ennek feltétele : R 1 /R 2 =R 4 /R 3 I. A mérés összeállítása ellenállás szekrények alkalmazásával : A híd-kapcsolást az ismeretlen R 1 ellenállásból és három laboratóriumi ellenállás-szekrényből állítjuk össze. Az ellenállások összekapcsolása után két átellenes csatlakozási pontra kapcsoljuk a galvanométert, amelynek védelméről R s sönttel gondoskodunk. A másik két pontra a tápfeszültséggel csatlakozunk, amelynek áramkörét K kapcsolóval meg tudjuk szakítani. A kapcsoló zárása előtt az R s söntöt legkisebb értékre állítjuk, és az ellenállásszekrényben egy-egy közepes nagyságú ellenállást beállítunk. Ezen óvatossági rendszabályok azért szükségesek, mert dugaszos ellenállás szekrénynél, ha minden dugasz be van téve, az ellenállás nulla és az R 3- R 4 ág rövidre zárja az áramforrást. Célszerű már kezdetben megbecsülni, hogy mekkora

ellenállásra lesz szükség és azokat kidugaszolni. A mérési eredményt R 1= R 4 *(R 2 /R 3 ) összefüggésből kapjuk. Az egyszerüség kedvéért R 2 és R 3 értékét úgy választjuk, hogy 10 egész számú hatványai legyenek. A kapcsolási rajz: II. Mérés összeállítása laboratóriumi Wheatstone-híd alkalmazásával : A készen beszerezhető laboratóriumi Wheatstone-híddal a mérés összeállitása igen egyszerü. Ezekben a készülékekben az R 2 -R 3 -R 4 ellenállások, a kapcsoló a galvanométer védelmét szolgáló sönt vagy előtétellenállás össze vannak építve. A készülék megfelelő sarkaira csatlakozunk az áramforrással, a mérendő ellenállással és a galvanométerrel. Mérés : A fajlagos ellenállás a vezető huzal ellenállásának, hosszának és keresztmetszetének ismeretében kiszámítható : ρ=R*A/l Az ellenállás mérést ellenállásszekrényekből összeállított hídkapcsolásban végezzük. A mérést a fenti ábra

szerinti összeállításban végezzük el három különböző minőségű huzallal. Legalább az egyik huzal mérésénél az R 2 ,R 3 (vagy R 4 ,R 3 ) ellenállások változtatásával különböző nagyságrendű tagok mellett határozzuk meg a híd érzékenységét. Ezt úgy végezzük, hogy a híd kiegyenlítése után változtassuk meg R 4 (vagy R 2 ) értékét akkora ∆R-rel, hogy null-műszeren leolvasható kitérést kapjunk. A mérendő huzal melegedését elkerülendő, csak a kiegyenlítés ideje alatt kapcsoljuk be az áramforrást! Ezután a huzal hosszát mérőszalaggal, átmérőjét pedig mikrométerrel mérjük meg. Mérési adatok I.huzal : d=0.52mm ; l=2320mm a.) R 4 =100Ω R 3 =1000Ω R 1 =100/1000*21,5=2,15Ω R 2 =21,5Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2  b.) R 4 =10Ω R 3 =1000Ω R 2 =235Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2 R 1 =10/1000235=2,35Ω R huzal/I/átlag =(2,15+2,35)/2=2,25Ω ; ρ huzal/I = R huzal/I/átlag *A huzal/I /l huzal/I R huzal/I/átlag =2,25Ω ;

A huzal/I =(0.52*10-3)2Pi/4=2,1237110-7m2 l huzal/I =2,32m ρ huzal/I =2,25Ω*2,1237110-7m2/2,32m=2,059610-7 Ωm II.huzal : d=0.49mm ; l=2320mm a.) R 4 =100Ω R 3 =1000Ω R 2 =210Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2 R 1 =100/1000210=21Ω b.) R 4 =100Ω R 3 =10000Ω R 2 =2151Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2 R 1 =100/10000*2151=21,51Ω R huzal/II/átlag =(21+21,51)/2=21,255Ω ; ρ huzal/II = R huzal/II/átlag *A huzal/II /l huzal/II R huzal/II/átlag =21,255Ω ; A huzal/II =(0.49*10-3)2Pi/4=1,885710-7m2 l huzal/II =2,32m ρ huzal/II =21,255Ω*1,885710-7m2/2,32m=1,727610-6 Ωm III.huzal : d=0.63mm ; l=2320mm a.) R 4 =10Ω R 3 =1000Ω R 2 =111Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2  R 1 =10/1000111=1,11Ω b.) R 4 =10Ω R 3 =10000Ω R 2 =1190Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2 R 1 =10/10000*1190=1,19Ω R huzal/III/átlag =(1,11+1,19)/2=1,15Ω ; ρ huzal/III = R huzal/III/átlag *A huzal/III /l huzal/III R huzal/III/átlag =1,15Ω ; A huzal/III =(0.63*10-3)2Pi/4=3,117210-7m2 l huzal/I =2,32m ρ huzal/I

=1,15Ω*3,117210-7m2/2,32m=1,545210-7Ωm Izzó : P=100W U=230V R 4 =10Ω R 3 =100Ω R 2 =469,2Ω R 1 =R 4 /R 3 *R 2  R 1 =10/100469,2=46,92Ω P=U2/R ü  R ü =U2/P  R ü =2302/100=529Ω R/R ü =46,92/529=0.08869