1. Część teoretyczna:

Oporniki, których opór zmienia się wraz ze zmianą pewnego parametru, nazywamy opornikami nieliniowymi, gdyż nie jest spełnione dla nich prawo ohma. Wyróżniamy wśród nich:

- termistory (NTC) - których opór zależy w silnym stopniu od temperatury, ich opór z temperaturą maleje,

- warystory (VDR)- których opór zależy od przyłożonego pola elektrycznego E , innymi słowy można powiedzieć, że zależy od przyłożonego napięcia.

Celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyki zależności U = U( I ) dla termistorów i warystorw.

2. Schematy układów pomiarowych:

Rys.1. Układ do badania charakterystyki prądowo-napięciowej termistora.

Rys.2. Układ do badania charakterystyki prądowo-napięciowej warystora.

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów:

Błąd liczono ze wzoru : (klasa x zakres) / 100 %, dla danych:

- napięcie prądu w obwodzie - woltomierz - klasa k = 1, zakres z₁ = 30

z₂ = 60

- multimetr 1331 - ΔU = ± 0.1% + 1 znak

- natężenie prądu w obwodzie - miliamperomierz - klasa k = 0.5, zakres z₁ = 75

z₂ = 300

- mikroamperomierz - klasa k = 0.5, zakres z = 750

4. Tabele pomiarowe:

Tabele zawierają wartości zmierzonych wartości: napięcia [U], natężenia [A], oraz oporu [R] w obwodach wykorzystanych w doświadczeniu wraz z ich błędami [ΔU,ΔI,ΔR].

U ± ΔU	I ± ΔI	R ± ΔR
V	mA	kΩ
18.0±0.3	10.0±0.4	1.8±0.100
21.0±0.3	15.0±0.4	1.4±0.060
23.0±0.3	20.0±0.4	1.15±0.030
23.5±0.3	25.0±0.4	0.94±0.020
23.0±0.3	31.0±0.4	0.74±0.010
22.5±0.3	36.0±0.4	0.63±0.010
22.0±0.3	40.0±0.4	0.55±0.010
21.5±0.3	45.0±0.4	0.48±0.010
21.0±0.3	50.0±0.4	0.42±0.010
19.0±0.6	100.0±1.5	0.19±0.010
17.0±0.6	150.0±1.5	0.11±0.005
16.0±0.6	200.0±1.5	0.08±0.004
15.0±0.6	250.0±1.5	0.06±0.004
14.0±0.6	300.0±1.5	0.05±0.002

U±ΔU	I±ΔI	I±ΔI
V	μA	kΩ
10.0±0.11	0±3.5	-
20.1±0.12	0±3.5	-
30.0±0.13	5±3.5	6000±4230
40.0±0.14	10±3.5	4000±1410
50.0±0.15	20±3.5	2500±450
60.0±0.16	40±3.5	1250±140
70.0±0.17	80±3.5	880±41
80.0±0.18	140±3.5	500±16
90.0±0.20	240±3.5	375±6.3
100.0±0.20	400±3.5	250±2.7
110.0±0.21	640±3.5	172±1.3

5. Obliczenia wielkości złożonych:

Rezystancję termistora i warystora obliczono ze wzoru: R = U / I

np. dla punktu pomiarowego 3:

R = (U₃ / I₃) = 23 [N] / 20 [mA] = 1.15 [kΩ]

6. Ocena dokładności pomiaru wielkości złożonych:

Do wyznaczenia wartości błędu maksymalnego ΔR wykorzystano metodę różniczki logarytmicznej:

- dla punktu pomiarowego nr 3:

ΔR₃ = (∂R₃/∂U₃)ΔU₃ + (∂R₃/∂I₃)ΔI₃

ΔR₃ = 0.05 x 0.3 + 0.0575 x 0.4

ΔR₃ = 0.015 + 0.023 = 0.038 [kΩ]

ΔR₃ = 0.04 [kΩ]

7. Zestawienie wyników:

Z wykresu ln U = f (ln I) dla warystora odczytano współczynnik C = e³ oraz parametr nieliniowości β = 0.3.

Wyniki pozostałych pomiarów zastawiono na wykresach: U = U( I ), ln U = f(ln I), R = R(U) dołączono do sprawozdania.

8. Uwagi i wnioski:

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia uzyskano charakterystyki prądowo-napięciowe termistora i warystora o wyraźnej nieliniowości.

Na niedokładność metody pomiarowej wpływ ma w jednakowym stopniu błąd pomiaru napięcia i natężenia prądu w obwodzie pomiarowym.

---