SCHEMATY POMIAROWE
1. Schemat układu do pomiaru napięcia zapłonu.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo i V - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
2. Schemat układu do wyznaczania okresu drgań relaksacyjnych neonówki.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
A - mikroamperomierz
C - kondensator o regulowanej pojemności
PRZEBIEG ĆWICZENIA
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Zestawienie schematu pomiarowego wg. schematu nr 1.
2. Wyznaczenie napięcia zapłonu Uz i gaśnięcia Ug neonówki. Ustalenie maksymalnej wartości rezystancji na oporniku. Włączenie zasilacza Z.
3. Odnotowanie wartości rezystancji opornika R połączonego szeregowo z neonówką.
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Zmontowanie układu pomiarowego wg. schematu nr 2.
2. Ustalenie stałej wartości napięcia Uo.
3. Pomiar czasu 10 błysków neonówki dla zadanej pojemności C kondensatora.
4. Powtórzenie pomiarów dla 8 różnych wartości C.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Obliczenie wartości średnich i odchyleń standardowych napięć Uz i Ug.
Wyznaczone wartości napięć wynoszą:
Uz = (93,55 ± 0,11) [V]
Ug = (72,53 ± 0,12) [V]
2. Obliczenie niepewności pomiarów napięcia wynikających z klasy dokładności przyrządów pomiarowych.
DUz = k×z / 100 = 1×150V / 100 = 1,5 [V]
DUg = k×z / 100 = 1×150V / 100 = 1,5 [V]
DUo = k×z / 100 = 1×150V / 100 = 1,5 [V]
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Obliczenie wartości średnich oraz odchyleń standardowych czasu 10 błysków neonówki.
C ×10- 6 [F] |
t [s] |
Dt [s] |
1.1 |
9.62 |
0.09 |
1.0 |
8.71 |
0.07 |
0.9 |
7.82 |
0.13 |
0.8 |
7.16 |
0.10 |
0.7 |
6.17 |
0.04 |
0.6 |
5.26 |
0.06 |
0.5 |
4.60 |
0.15 |
0.4 |
3.64 |
0.13 |
2. Obliczenie okresu drgań neonówki oraz jego niepewności.
Wyniki obliczeń:
C ×10- 6 [F] |
T [s] |
DT [s] |
1.1 |
0.962 |
0.009 |
1.0 |
0.871 |
0.007 |
0.9 |
0.782 |
0.013 |
0.8 |
0.716 |
0.010 |
0.7 |
0.617 |
0.004 |
0.6 |
0.526 |
0.006 |
0.5 |
0.460 |
0.015 |
0.4 |
0.364 |
0.013 |
3. Sporządzenie wykresu zależności okresu T drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności C kondensatora - WYKRES 1.
C ×10- 6 [F] |
T [s] |
1.1 |
0.962 |
1.0 |
0.871 |
0.9 |
0.782 |
0.8 |
0.716 |
0.7 |
0.617 |
0.6 |
0.526 |
0.5 |
0.460 |
0.4 |
0.364 |
4. Aproksymacja linią prostą wyników zaznaczonych na wykresie zależności T = f(C). Zaznaczenie prostej na wykresie.
Prosta aproksymująca ma postać T = a C + b, gdzie:
a = (0,847 ± 0,053) × 10 6 [W]
b = (27,2 ± 1,7) × 10- 3 [s]
5. Obliczenie wartości stałej proporcjonalności K (pierwsza metoda). Wyznaczenie niepewności tej wielkości.
Porównując wzór
T = K×R×C
z równaniem prostej aproksymującej
T = a C + b
otrzymujemy
a = K×R
oraz
K = a / R [W/W = 1]
Niepewność stałej K wynosi:
Wynik obliczeń:
K1 = (1,411 ± 0,089) [1]
6. Obliczenie wartości stałej K z wykorzystaniem wyznaczonych wartości Uz, Ug oraz Uo.
Obliczeń dokonujemy wykorzystując wzór:
Uo = (100 ± 1,5) [V]
Uz = (93,55 ± 0,11) [V]
Ug = (72,53 ± 0,12) [V]
Obliczenie niepewności stałej K.
Wartość stałej K obliczonej drugą metodą:
K2 = (1,449 ± 0,091) [1]
7. Porównanie stałych K wyznaczonych różnymi metodami.
K1 = (1,411 ± 0,089) [1] - stała wyznaczona pierwszą metodą
K2 = (1,449 ± 0,091) [1] - stała wyznaczona drugą metodą
Błąd względny procentowy wynosi D = 2,6%.
WNIOSKI
1. Zależność okresu drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności kondensatora ma również charakter liniowy, aproksymowany funkcją T = a C + b, gdzie:
a = (0,847 ± 0,053) × 10 6 [W]
b = (27,2 ± 1,7) × 10- 3 [s]
2. W wyniku obliczeń stałych proporcjonalności różnymi metodami uzyskaliśmy wartości, których porównanie dało błąd względny procentowy D = 2,6%. Błąd ten jest spowodowany niedokładnościami przy pomiarach Uz, Ug oraz Uo, a także błędami przy wyznaczaniu okresów drgań relaksacyjnych.
3. Wszystkie obliczenia wykonano przy pomocy mikrokomputera.
6