Uniwersytet Warmińsko – Mazurski

w Olsztynie

Wydział Studiów Technicznych i Społecznych

w Ełku

Pomiar oporu elektrycznego

Kacper Aleszczyk

Łukasz Grot

Rok I, sem. II

Rok akademicki 2013/2014

Prąd elektryczny – uporządkowany przepływ ciał naładowanych
elektrycznie (elektrony oraz jony dodatnie i ujemne)
Prąd elektryczny charakteryzuje się natężeniem prądu

Natężenie prądu – stosunek ładunku Q, jaki przejdzie przez dowolny
pomyślany przekrój przewodnika w ciągu czasu t, do tego czasu
Natężenie prądu oznaczamy jako I, a mierzymy je w Amperach

Dla I=const.

, gdzie Q – wartość ładunku elektrycznego

t – czas przepływu ładunku

Napięcie elektryczne - różnica potencjałów elektrycznych między
dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego
Napięcie elektryczne oznaczamy literą U, a mierzymy je w Voltach

Napięcie elektryczne cechuje źródło prądu.

Opór elektryczny (rezystancja) – stosunek między napięciem a
natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego.
Rezystancję oznaczamy literą R. Jednostką rezystancji w
układzie SI jest om, którego symbolem jest Ω. Z oporem
elektrycznym związane jest prawo Ohma (prąd płynący przez
przewodnik (I) i przyłożone napięcie (U) są do siebie wprost
proporcjonalne). Prawo Ohma jest spełnione dokładnie w przypadku
tylko niektórych materiałów (w szczególności w metalach). Prawo
Ohma zachodzi w sytuacji, gdy temperatura jest stała.

Rezystancja jest cechą przewodnika
Rezystancja zależy od:



Długości przewodnika



Pola przekroju przewodnika



Rodzaju materiału, z którego przewodnik jest zbudowany

Aby obliczyć oporność elektryczną, należy użyć do tego dwóch
przyrządów: woltomierza i amperomierza. Każdy z nich ma pewną
oporność i dlatego dołączenie go do obwodu zmienia warunki pracy
tego obwodu. Istotne znaczenie mają więc parametry takiego
przyrządu. Pierwszym parametrem jest nominalne napięcie
(woltomierz) lub natężenie prądu (amperomierz).
Sposoby podłączenia woltomierza i amperomierza:
a)

b)

U = I(R+R

A

)

I = I

R

+ I

V

R+R

A

= U/I

I = U/R + I

V

R = U/I – R

A

U/R = I - I

V

Dla: R

A

<< U/I

R = U/(I – I

V

)

R >> R

A

Amperomierz włącza się do obwodu szeregowo z opornikiem, w
którym chcemy zmierzyć natężenie prądu. Włączenie do obwodu
amperomierza powoduje zmianę natężenie prądu, gdyż amperomierz
ma pewną oporność, która zwiększa oporność zewnętrzną obwodu.

Aby zmierzyć napięcie na oporniku, równolegle do niego dołącza się
Woltomierz.

Zgodnie z prawem Kirchhoffa rzeczywiste natężenie prądu
przepływającego przez opornik w obwodach złożonych liczy się za
wzoru :

W naszym doświadczeniu zakładamy, że natężenie prądu
przepływającego przez woltomierz jest bardzo małe, więc możemy je
pominąć. Opór elektryczny liczymy ze wzoru:

W połączeniu a) i b) woltomierz mierzy napięcie na mierzonym
oporniku i amperomierzu.

Wzór:

W naszym doświadczeniu przyjmujemy, że rezystancja wewnętrzna
amperomierza jest niewielka, dlatego można ją pominąć.
Wówczas mamy wzór:

Do wykonania doświadczenia potrzebne są:



min. 5 przewodów



źródło prądu stałego (np. bateria) o napięciu do 24V



min. 1 opornik



woltomierz



amperomierz

Parametry mierników:
Dokładność ±0,5%
Napięcie AC 0-750V
Prąd DC 0-10A
Rezystancja 0-2M

Ω

Tabela pomiarowa:

Opornik

U

(zakres: 20)

I

(zakres: 2000

μ)

R

1 opornik

6,86

20

343

Ω

Niepewność pomiaru obliczamy ze wzoru:

|

| |

|

|

| |

|

R=343

Ω ± 0,1

Wnioski

:

- Przyrządy pomiarowe wpływają na parametry prądu elektrycznego

w

obwodzie ale w bardzo małym stopniu.
- Niedokładność wyników pomiarów może pochodzić z
niedoskonałości sprzętu pomiarowego, zaokrągleń wyników
pomiarów oraz z niestabilnego obwodu elektrycznego