بلاگ

هدف آزمایش:

اندازه گیری مقاومت مجهول به روش های ولت متر، پل وتسون و پل تار

وسایل آزمایش:

مقاومت متغیر ، گالوا نومتر ، مقاومت های معلوم ، مقاومت های مجهول، پل تار، ولت متر، آمپرمتر ، منبع تغذیه، کلید و سیم های رابط.

مقدمه:

پل وتسون طرحی است که نخستین بار توسط چالز وتسون برای تعیین مقاومت های مجهول پیشنهاد شده است. طبق این طرح دو مقاومت معلوم و ثابت R₁ و R₂ و یک مقاومت متغیر R₃ و یک مقاومت مجهول R_x مطابق شکل زیر به هم اتصال داده می شود.

[vip-members]

به این ترتیب این چهار مقاومت دو به دو به طور سری به یکدیگر بسته شده.بین دو نقطه A و B کالوانومتری قرار دارد که شدت جریان را در این شاخه از مدار نشان می دهد.

در عمل مقاومت R₃ را آن قدر تغییر می دهیم تا عقربه گالوانومتری روی صفر قرار بگیرد. در این صورت بین دو نقطه A و  B اختلاف پتانسیل الکتریکی وجود ندارد و این دو نقطه هم پتانسیل می شوند. در این صورت شدت جریان در مقاومت های R₂ و R₁ و نیز در مقاومت های Rx و R₃   یکسان می باشد.

                                                 R₃I₃=R₂I₂                               و                                       R₁I₁=I_xRx

از تقسیم این دو رابطه به هم نتیجه می شود:

R₃R₁=R_xR₂

چون مقاومت R₃ و R₁ و R₂ معلومند، می توانیم با استفاده از این رابطه مقدار R_x را حساب کنیم.

پل تار:

پل تار تشکیل شده از یک رشته سیم AB که به مقاومت های R و R_x مطابق شکل مربوط است. نقاط A و B به وسیله ی کلیدی به دو قطب مولد شده است. یک طرف گالوانومتر به محل اتصال دو مقاومت وصل شده و طرف دیگر آن می تواند روی سیم AB بلغزد و آن را به دو بخش I₁ و I₂ تقسیم کند. در حقیقت پل تار همان پل وتسون است که در آن دو قطعه سیم I₁ و I₂ به جای دو مقاومت یک انشعاب به کار رفته است و می توانیم به جای نسبت مقاومت های آنها نسبت طول های آنها را قرار دهیم.

چون این دو قطعه سیم دارای یک قطر هستند و از یک جنس نیز می باشند ، لذا وقتی که عقربه گالوانومتر روی صفر قرار می گیرد می توانیم رابطه زیر را بنویسیم:

R_x=( l₂/l₁) R

طول های l₁ و l₂ را بوسیله خط کشی که در زیر سیم قرار دارد اندازه گیری نموده با استفاده از رابطه ی فوق و با معلوم بودن R مقدار R_x به دست می آید.

آزمایش 1 – اندازه گیری مقاومت مجهول به روش ولت آمپر:

در مداری مقاومت های مجهول را قرار داده با قرائت مقدار اختلاف پتانسیل بین دو سر مقاومت و شدت جریانی که از آن می گذرد به کمک ولت متر و آمپرمتر جدول زیر را تکمیل و مقدار مقاومت های R_x را حساب  می کنیم.

 _{آزمایش 2 – اندازه گیری مقاومت مجهول به روش پل وتسون:}

مدار پل وتسون را مطابق شکلی که در قسمت های  قبل گفته شد تشکیل می دهیم. کلید را قطع و وصل نموده با تغییر مقاومت R₃ شدت جریان را در گالوانومتر به صفر می رسانیم و با تعیین اندازه مقاومت R₃ در این وضعیت به کمک رابطه R₃R₁=R_xR₂ اندازه مقاومت مجهول را به دست می آوریم.آزمایش را با دو مقاومت مجهول تکرار نموده جدول زیر را کامل می نماییم.

آزمایش 3 – اندازه گیری مقاومت مجهول به روش پل تار:

مدار پل تار را تشکیل می دهیم . با تغییر قسمت لغزنده روی سیم جریان گالوانومتر را صفر می کنیم. در این وضعیت از روی خط کشی که در روی پل قرار دارد طول های L₁ و L₂ را تعیین می کنیم.

با استفاده از رابطه R_x=(l₂/l₁)R اندازه مقاومت را به دست آورده .این آزمایش را برای مقاومت مجهول تکرار می نماییم.

جعبه پل:

در صنعت برای تسریع در اندازه گیری مقاومت جعبه هایی به نام جعبه پل با مداری شبیه مدار پل وتسون ساخته اند.در جعبه پل محل های مشخصی برای بستن مقاومت مجهول ،گالوانومتر و باطری در نظر گفته شده است. جعبه پل دارای یک کلید چرخان جهت مشخص کردن نسبت R₂/R₁ می باشد که می توان این نسبت را 0/001 تا 1000 تغییر داد. جعبه پل یک مقاومت صفر تا 10 هزار اهمی نیز دارد که به عنوان مقاومت متغیر به کار می رود. دو کلید لحظه ای جهت قطع و وصل باطری و گالوانومتر در پایین جعبه قرار دارد که با پیچاندن آنها می توان باطری و گالوانومتر را به طور دائم وارد مدار کرد.

[/vip-members]