В проводниках первого рода при наличии электрического поля происходит упорядоченное движение свободных электронов между узлами кристаллической решетки. Это направленное движение электронов принято называть электрическим током.
Упорядоченное движение свободных электронов в металле непрерывно тормозится вследствие столкновений этих электронов с ионами решетки. Это является причиной электрического сопротивления проводника. Электрическое сопротивление проводника (или просто сопротивление) R зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения S:
,
где - удельное сопротивление проводника.
Единицу сопротивления можно найти из закона Ома:
.
За практическую единицу сопротивления 1 Ом принимается сопротивление такого проводника, по которому при разности потенциалов на его концах, равной 1 В, проходит ток в 1 А.
Для определения сопротивлений проводников существуют различные методы. Одним из них является метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона). Способ измерения сопротивлений при помощи мостика является очень точным и весьма часто применяется в лабораторной практике. Принципиальная схема метода мостика дана на рисунке 1. Разберем метод монтажа для измерения сопротивления.
Измеряемое сопротивление и три других переменных сопротивления , и соединяются так, что образуют замкнутый четырехугольник ACBD. В одну диагональ четырехугольника включен гальванометр G (этот участок и является мостиком), а в другую, через ключ К, - источник постоянного тока Е. При замыкании ключа гальванометр покажет наличие тока в цепи CD, но можно так подобрать сопротивления , и , что потенциалы точек C и D станут равными, тогда ток в цепи гальванометра будет отсутствовать (при замыкании ключа К стрелка гальванометра останется на нуле).
С
А G B
D
К Е
Рисунок 1 - Схема мостика Уитстона
Рисунок 2 - Практическая лабораторная схема мостика Уитстона
В этом случае имеют место следующие соотношения:
и , (1)
т.е. (2)
и
. (3)
Применяя к узлам C и D первое правило Кирхгофа, будем иметь
; .
Деля уравнение (2) на уравнение (3) и произведя сокращения, получим
.
Искомое сопротивление
. (4)
На практике сопротивлением служит магазин сопротивлений. Двумя другими сопротивлениями и являются части реохорда АВ (рис 2). По проволоке реохорда перемещается подвижной контакт D, соединенный с гальванометром G. Этот контакт делит реохорд на части AD и DB.
Вследствие того, что проволока реохорда однородна и тщательно калибрована, отношение сопротивлений участков цепи AD и DB (плеч реохорда) можно заменить отношением соответствующих длин плеч реохорда и , т.е.
. (5)
Подставив (5) в (4), получим окончательную формулу для определения сопротивления:
, (6)
где и - длины плеч реохорда при нулевом положении стрелки гальванометра.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 220.