Thí nghiệm môn Vật lý - Bài 10: Đo điện trở bằng cầu đơn

Bài Thí nghiệm Vật Lý. Bài 10:Đo điện trở bằng cầu đơn I. Mục đích. D Mục đích bài thực hành này là làm quen với một trong số các phương pháp cổ điển đo điện trở với độ chính xác của phòng thí nghiệm hiện hành. C B 2 3 Ro RA A 1 4 Rx RB Hình1 II. Nguyên tắc: Xét mạch điện như hình 1. Các nhánh 1, 2, 3, 4 mắc các điện trở Rx, Ro, RA, RB; nhánh 5 mắc điện kế G. Một mạch điện như vậy được gọi là cầu đơn hay đơn giản là cầu Wheatetone. Khi không có dòng điện chạy qua điện kế ( tức Ig=0 ) thì ta nói cầu được cân bằng. Xét mối liên hệ giữa các điện trở Rx, Ro, RA, RB khi cầu cân bằng. Trong trường hợp này vì Ig=0 nên: VC = VB (1) Và do vậy I1 = I2 (2) I3 = I4 (3) Hai mạch điện ACB và ADC trở thành mạch song song. Từ (1) ta có: I1Rx = I3RA (4) I2Ro = I3RB (5) Chia cả hai vế (4) cho (5), chú ý tới (2), (3) ta thu được: (6) Như vậy khi cầu cân bằng thì Rx hoàn toàn được xác định bới (6) nếu đã biết RA, RB, và Ro. Trong thực tế, giá trị điện trở Rx được xác định gồm cả điện trở dây dẫn và các tiếp điểm của chúng với mạch cầu. Khi đo các điện nhỏ ( nhỏ hơn 10 W ) thì sai số do sự có mặt của dây nối và tiếp điểm trỏ nên rất lớn. Nhược điểm này có thể được giải quyết nhở mạch cầu kép ( bài 11 ) hoặc một cách đơn giản hơn trong (6). III. Hướng dẫn thực hành. 1. Dụng cụ cần thiết. Nguồn điện một chiều, dn kế, hai biến trở con chạy có gắn thước đo độ dài, điện trở cần đo. 2.Các bước tiến hành. Mắc mạch theo sơ dồ nguyên lý 1 trong đó một biến trở được sử dụng làm hai điện trở xác định RA và RB. Để làm điều đó đặt con chạy ở vị trí xác định. Điều chỉnh con chạy của biến trở thứ hai để có được RO sao cho kim điện kế chỉ ở 0. Đọc các giá trị RA, RB, RO vào bảng 1. Thay đổi giá trị RA và RB và điều chỉnh con chạy của biến trở 2 sao cho đạt được cầu cân bằng, ghi kết quả. Tiến hành ít nhất là ba lần phép đo ở trên. Bảng 1 ( đọc thêm phần chú ý ). Đo lo lA(chọn) lB(chọn) Rx RX=RX±RX Lần 1 Lần 2 Lần 3 3. Chú ý: Các điện trở trên mạch cầu đều dùng biến trở con chạy hoặc cầu dây có gắn thước đo độ dài; vì vậy các điện trở cho trước được xác định như sau: ; ; với: Rm1-Giá trị điện trở cực đại của biến trở con chạy 1. lo - là chiều dài của ống dây điện trở Ro tham gia vào mạch cầu. l1 – chiều dài ống dây biến trở. Rm2- giá trị điện trở cực đại của bién trở con chạy thứ hai. la, lB- là chiều dài phần ống dây điện trở RA và RB. Khi đó điện trở cần đo ( nhờ công thức 6 ) sẽ được tính bằng công thức sau: (7) Phép đo điện trở chuyển thành phép đo độ dài. - Nếu điện trở là cầu dây thì: R- là điện trở suất ghi trên mặt cầu dây. S - là tiết diện dây. l – chiều dài đoạn dây dùng làm điện trở.