Thí nghiệm môn Vật lý - Đo điện trở bằng cầu kép

Bài Thí nghiệm Vật Lý. Bài 11 Đo điện trở bằng cầu kép I. Mục đích. Đo những điện trở nhỏ dưới 10 W. II. Nguyên tắc. Giả sử điện trở cần đo là RX. trong mạch cầu đơn ta mắc thêm mạch phụ NabP như hình vẽ 1. Chú ý rằng Ro và RX là các điện trở nhỏ cỡ điện trở dây nối nhưng chúng lại là thành phần của mạch cầu, do đó cần phải có độ giảm hiệu điện thế đáng kể đặt trên Ro và RX. Muốn vậy ta phải chọn các điện trở nhỏ so với dòng qua Ro và RX. Khi đó độ giảm điện thế trên Ro và RX sẽ lớn, còn độ giảm điện thế trên các đoạn dây nối ở mạch MACB sẽ nhỏ và trong phép đo sẽ loại trừ bớt sai số do dây nối và tiếp xúc của các chốt cắm. Khi cầu cân bằng thì Ig=0 hay: VD = VC (1) Từ (1) ta thấy: điện trở A và B là nối tiếp với nhau và có cùng dòng điện I đi qua. - Điện trở a nối tiếp với b và có cùng dòng điện i chạy qua. - Điện trở Ro và RX có cùng dòng Io đi qua. Sử dụng (1) và áp dụng định luật ôm ta có: - Đối với mạch MNaD: Ro.Io + a.i = A.I (2) - Đối với mạch DbpQ: RX.Io + b.i = B.I (3) Cuối cùng, ta có phương trình: a.i + b.i = (Io – i ).R (4) Giải hệ phương trình này đối với RX ta thu được: (5) Từ (5) ta thấy rằng nếu thoả màn điều kiện: hay (6) Thì : (7) Tức là điện trở RX được xác định nhờ các điện trở Ro, A, B như trong cầu đơn. Từ (5) ta thấy ngay là để sai số trong việc thoả mãn điều kiện (6) ít ảnh hưởng đến kết quả tính RX qua (7), ta chọn R cảng nhỏ càng tốt. Vì vậy trong thí nghiệm sử dụng sợi dây dẫn làm điện trở RO. III. Hướng dẫn thực hành. 1. Dụng cụ: Như đối với cầu đơn, ngoài ra thêm một cầu dây làm điện trở mẫu Ro. 2. Các bước tiến hành: - Sử dụng cầu dây làm điện trở mẫu Ro. - Các điện trở A và B được chọn trên biến trở con chạy 1. - Các điện trở a và b được chọn trên biến trở con chạy 2. - Với giá trị xác định Ro, cho B=b với giá trị xác định. Thay đổi đồng thời A và a để đạt được Ig=0 ( chú ý A = a ). Tiện lợi nhất là chọn biến trở con chạy có độ lớn và độ dài như nhau. - Thay đổi giá trị Ro bằng cách điều chỉnh con chạy của cầu dây, thực hiện việc cân bằng cầu nhờ hai biến trở như trên. - Ghi các kết quả đo được của Ro, A, B ít nhất với 3 lần đo vào bảng 2. Với mỗi kết quả tính RX theo (7) Chú ý: do Ro là điện trở của đoạn MN trên cầu dây và được xác định bởi: với lMN là chiều dài của cầu dây. Bảng 1. Đo LA(cm) LB(cm) lMN(chọn) RX RX=RX ± RX 1 l1(cm) 2 l2(cm) 3 l3(cm) III. Câu hỏi kiểm tra. 1. So sánh độ chính xác của phép đô điện trở bằng cầu dây và độ chính xác của phép đo điện trở bằng vôn kế và ampe kế. 2. Tại sao cầu đơn không đo được điện trở cỡ vài W? 3. Tại sao cầu kép không đo được điện trở cỡ hàng kW ? 4. Trên sơ đồ cầu kép, với điều kiện nào của các điện trở thì cầu kép trở thành cầu đơn? Tại sao?. 5. Trong bài thực hành những yếu tí nào gây sai số lớn nhất?.