Uniwersytet Warmińsko  Mazurski
w Olsztynie
Wydział Studiów Technicznych i Społecznych
w EÅ‚ku
Pomiar oporu elektrycznego
Kacper Aleszczyk
A
ukasz 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 z
ródło prądu.
Opór elektryczny (rezystancja)  stosunek między napięciem a
natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego.
RezystancjÄ™ oznaczamy literÄ… R. JednostkÄ… rezystancji w
ukÅ‚adzie SI jest om, którego symbolem jest ©. 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 cechÄ… przewodnika
Rezystancja zależy od:
·ð DÅ‚ugoÅ›ci przewodnika
·ð Pola przekroju przewodnika
·ð Rodzaju materiaÅ‚u, 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+RA) I = IR + IV
R+RA = U/I I = U/R + IV
R = U/I  RA U/R = I - IV
Dla: RA << U/I R = U/(I  IV)
R >> RA
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:
·ð min. 5 przewodów
·ð z
ródło prądu stałego (np. bateria) o napięciu do 24V
·ð min. 1 opornik
·ð woltomierz
·ð amperomierz
Parametry mierników:
Dokładność ą0,5%
Napięcie AC 0-750V
PrÄ…d DC 0-10A
Rezystancja 0-2M©
Tabela pomiarowa:
Opornik U R
I
(zakres: 20)
(zakres: 2000ź)
1 opornik 6,86 20 343©
Niepewność pomiaru obliczamy ze wzoru: | | | |
| | | |
R=343 © Ä… 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