17. Sprawdzanie prawa Ohma dla obwodów prądu zmiennego

Cel:

 Zapoznanie się z obwodami elektrycznymi prądu zmiennego.
 Sprawdzenie liniowej zależności wartości prądu płynącego w układzie RLC od

przyłożonego napięcia.

 Wyznaczenie wartości zawady i przesunięcia fazowego.

Pytania i zagadnienia kontrolne:



Co to jest prąd elektryczny zmienny ? Jakie wielkości go charakteryzują?



Scharakteryzować wielkości: opór, indukcyjność i pojemność.



Co to jest zawada i od czego zależy jej wartość?



Prawo Ohma dla obwodów prądu zmiennego. Na czym polega jego sprawdzenie w
ćwiczeniu?

Opis ćwiczenia:

Sprawdzenie prawa Ohma polega na wykazaniu, że prąd płynący w układzie

elektrycznym jest wprost proporcjonalny do wartości przyłożonego napięcia:

U

Z

1

I



,

(17.1)

gdzie stałą proporcjonalności jest odwrotność zawady Z obwodu.

Łączymy zgodnie ze schematem szeregowy obwód elektryczny RLC, składający się z

zasilacza prądu zmiennego, opornika o oporze omowym R , cewki o indukcyjności L ,
kondensatora o pojemności

C

, amperomierza i woltomierza.

Rys. 17.1. Schemat obwodu szeregowego RLC prądu zmiennego

Dla kilku różnych wartości R, L i C oraz częstotliwości prądu f dokonujemy pomiaru
napięcia na układzie szeregowym RLC oraz prądu płynącego w obwodzie. Każdorazowo
obliczamy zawadę

A

V

R

L

C

2

2

π

2

1

π

2



















fC

fL

R

Z

(17.2)

i porównujemy ją z wartością

Z obliczoną na podstawie wzoru (17.1).

Dla ustalonych wartości R, L i C oraz częstotliwości prądu f dokonujemy pomiaru
zależności prądu I płynącego przez układ szeregowy RLC od wartości przyłożonego do
niego napięcia

U

. Na wykresie przedstawiamy zależność

 

U

I

. Metodą regresji liniowej

znajdujemy wartości zawady

Z i porównujemy ją z wartością Z obliczoną na podstawie

wzoru (17.2).

Literatura:

1. Szydłowski H., Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa (dostępne wydania).
2. Resnick R., Halliday D., Walker J., Podstawy fizyki T.3, PWN, Warszawa (dostępne

wydania).

3. Bobrowski C., Fizyka: krótki kurs, WNT, Warszawa (dostępne wydania).
4. Orear J., Fizyka T.1, WNT, Warszawa (dostępne wydania).