Temat: Obwody prądu stałego - wyznaczanie oporu przewodników i sił elektromotorycznych źródła

Celem ćwiczenia jest:

• sporządzenie charakterystyk prądowo-napięciowych oporników;

• sprawdzenie prawa Ohma;

• wyznaczenie rezystancji (oporów) badanych oporników;

• weryfikacja eksperymentalna reguły obliczania oporu zastępczego dla połączenia równoległego uprzednio zmierzonych oporów;

• wyznaczanie siły elektromotorycznej baterii.

Opis układu

Obwód do badania charakterystyk prądowo-napięciowych oporników.

Charakterystyką prądowo-napięciową nazywamy wykres zależności natężenia prądu płynącego przez opornik od napięcia na jego końcach. Układ pomiarowy składa się z następujących przyrządów: stabilizowanego zasilacza z regulacją napięcia wyjściowego U_z, woltomierza, amperomierza, płytki montażowej i badanego opornika.

Obwód do wyznaczania oporu zastępczego oporników połączonych równolegle.

Układ pomiarowy składa się z następujących przyrządów: stabilizatora zasilacza z regulacją napięcia wyjściowego U_z, woltomierza, amperomierza, płytki montażowej i badanych oporników.

Obwód do wyznaczania SEM metodą kompensacyjną.

Siłą elektromotoryczną ogniwa lub baterii nazywamy różnicę potencjałów panującą na zaciskach ogniwa otwartego, przez które nie płynie prąd. Pomiaru SEM można dokonać metodą kompensacyjną, czyli równoważąc napięcie ogniwa zewnętrznym źródłem napięcia. Układ pomiarowy składa się z następujących przyrządów: stabilizatora zasilacza z regulacją napięcia wyjściowego U_z, dzielnika napięcia, woltomierza, amperomierza, płytki montażowej, przełącznika, ogniwa Westona i badanej baterii.

OPORNIK I		OPORNIK II		OPORNIK I + II
Napięcie na oporniku U [V]; ΔU = 0,01V	Natężenie prądu I [mA]; ΔI = 0,01mA	Napięcie na oporniku U [V]; ΔU = 0,01V	Natężenie prądu I [mA]; ΔI = 0,01mA	Napięcie na oporniku U [V]; ΔU = 0,01V	Natężenie prądu I [mA]; ΔI = 0,01mA
0	0	0	0	0	0
1	0,22	1	1,01	1	1,24
2	0,44	2	2	2	2,48
3	0,65	3	3,03	3	3,67
4	0,87	4	4,04	4	4,91
5	1,09	5	5,07	5	6,14
6	1,31	6	6,06	6	7,37
7	1,53	7	7,08	7	8,61
8	1,75	8	8,09	8	9,83
9	1,97	9	9,12	9	11,06
10	2,19	10	10,12	10	12,29
11	2,41	11	11,15	11	13,54
12	2,62	12	12,14	12	14,76
13	2,84	13	13,18	13	16,02
14	3,06	14	14,20	14	17,24
15	3,28	15	15,23	15	18,57
16	3,50	16	16,25	16	19,75
17	3,72	17	17,29	17	20,99
18	3,93	18	18,31	18	22,22
19	4,15	19	19,37	19	23,48
20	4,37	20	20,36	20	24,74

Żarówka
Napięcie na oporniku U [V]; ΔU = 0,01V	Natężenie prądu I [mA]; ΔI = 0,01mA
0	0
1	6,01
2	11,27
3	15,90
4	19,63
5	22,85
6	25,50
7	27,70
8	29,68
9	31,41
10	32,90
11	34,23
12	35,45
13	36,53
14	37,52
15	38,45
16	39,28
16,88	40,00

Napięcie U [V]; ΔU = 0,01V	BATERIA	OGNIWO WESTONA
		N1; ΔN1	N2; ΔN2
2	N = 638 ΔN = 16	N = 499 ΔN = 26
3	N = 242 ΔN = 12	N = 332 ΔN = 16
4	N = 314 ΔN = 8	N = 350 ΔN = 11
5	N = 251 ΔN = 6	N = 200 ΔN = 8
6	N = 208 ΔN = 4	N = 167 ΔN = 5
7	N = 180 ΔN = 4	N = 144 ΔN = 4
8	N = 158 ΔN = 4	N = 126 ΔN = 3
9	N = 140 ΔN = 2	N = 112 ΔN = 2
10	N = 127 ΔN = 1	N = 101 ΔN = 3

A = 0,2186; ΔA = 0,0001

1/Ω ; R_I = 4575 Ω; ΔR_I = 1 Ω

A = 1,019; ΔA = 0,001

1,019 · 10^-3 1/Ω; R_II = 9814 Ω; ΔR_II = 2 Ω

A = 1,236; ΔA = 0,001

1,236 · 10^-3 1/Ω; R_I+II = 8091 Ω; ΔR_I+II = 1 Ω

Wzór:

jest poprawny gdyż:

(1,236 ⁺_- 0,001) · !0^-3 = (0,2189 ⁺_- 0,0001) · 10^-3 + (1,019 ⁺_- 0,001) · 10^-3

Dla żarówki:

Opór R [kΩ] ΔR = 0,0012 kΩ	Moc P [kW] ΔP = 0,16 kW
0,1664	6,01
0,1775	22,54
0,1887	47,70
0,2038	78,52
0,2188	114,25
0,2353	153,00
0,2527	193,90
0,2695	237,44
0,2865	282,69
0,3040	329,00
0,3214	376,53
0,3385	425,40
0,3559	474,98
0,3731	525,28
0,3901	576,75
0,4073	628,48
0,4220	675,20

Napięcie U [V]; ΔU = 0,01V	SEMx [V]; ΔSEMx
2	1,3016 ^+- 0,6265
3	1,3001 ^+- 0,7635
4	0,9133 ^+- 0,7404
5	1,2776 ^+- 0,7635
6	1,2679 ^+- 0,8144
7	1,2725 ^+- 1,0180
8	1,2765 ^+- 1,3573
9	1,2725 ^+- 1,0180
10	1,2801 ^+- 0,3393

SEM_śr = 1,0994 V

Wnioski:

---