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 charakterystyki prądowo-napięciowej neonówki.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
A - mikroamperomierz
3. 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
OPIS PRZEBIEGU ĆWICZENIA
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Zestawienie układu pomiarowego wg. schematu nr 1.
2. Wyznaczenie napięcia zapłonu Uz i gaśnięcia Ug neonówki oraz ustalenie maksymalnej wartości rezystancji opornika.
3. Zanotowanie wartości rezystancji opornika R połączonego szeregowo z neonówką.
4. Wyznaczenie zależności natężenia prądu płynącego przez neonówkę od napięcia zasilania Uo.
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 7-ciu różnych wartości C.
OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Wartości średnie i odchylenia standardowe mierzonych napięć Uz i Ug.
(poprawić)
Wartości napięć wynoszą:
Uz = (93,52 ± 0,41) [V]
Ug = (76,2 ± 3,5) [V]
2. Niepewności pomiarów napięcia i natężenia prądu
DI = k×z / 100 = 1×200×10- 6 A / 100 = 2 ×10- 6 [A]
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]
3. Wykres zależności I =f (U0) natężenia prądu płynącego przez neonówkę od napięcia Uo - WYKRES 1.
Uo [V] |
I ×10- 6 [A] |
60 |
0.0 |
65 |
0.0 |
70 |
0.0 |
75 |
0.0 |
80 |
0.0 |
85 |
0.0 |
90 |
15.8 |
95 |
41.2 |
100 |
50.2 |
105 |
57.6 |
110 |
66.7 |
115 |
74.6 |
120 |
82.1 |
125 |
91.1 |
130 |
99.8 |
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Wartości średnie i odchylenia standardowe czasu 10 błysków neonówki.
(poprawić)
WYNIKI:
C ×10- 6 [F] |
t [s] |
Dt [s] |
1.0 |
8.36 |
0.05 |
0.9 |
7.57 |
0.03 |
0.8 |
6.60 |
0.02 |
0.7 |
5.83 |
0.03 |
0.6 |
4.99 |
0.04 |
0.5 |
4.50 |
0.05 |
0.4 |
4.17 |
0.04 |
2. Okres drgań neonówki oraz niepewności wyznaczenia tej wielkości.
WYNIKI:
C ×10- 6 [F] |
T [s] |
DT [s] |
1.0 |
0.836 |
0.005 |
0.9 |
0.757 |
0.003 |
0.8 |
0.660 |
0.002 |
0.7 |
0.583 |
0.003 |
0.6 |
0.499 |
0.004 |
0.5 |
0.450 |
0.005 |
0.4 |
0.417 |
0.004 |
3. Wykres zależności T = f(C) okresu drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności kondensatora - WYKRES 2.
4. Aproksymacja punktów zaznaczonych na wykresie zależności T = f(C).
Prosta aproksymująca T = a C + b, gdzie:
a = (0,726 ± 0,046) ×106 [W]
b = (92,2 ± 5,8) ×10- 3 [s]
5. Wartość stałej proporcjonalności K oraz niepewność jej wyznaczenia(pierwsza metoda).
Korzystając z porównania wzoru
T = K×R×C
z równaniem prostej aproksymującej
T = a C + b
stąd
a = K×R
więc
K = a / R [W/W = 1]
Niepewność stałej K wynosi:
(poprawić)
gdzie:
DR = k×z / 100 = 1×1×106 W / 100 = 0,01 ×106 [W]
K1 = (1,210 ± 0,096) [1]
6. Wartość stałej proporcjonalności K oraz niepewność jej wyznaczenia (metoda druga - wykorzystująca wyznaczone wartości Uz, Ug i Uo).
Uo = (100,0 ± 1,5) [V]
Uz = (93,52 ± 0,41) [V]
Ug = (76,2 ± 3,5) [V]
Niepewność stałej K.
K2 = (1,300 ± 0,082) [1]
7. Porównanie wyznaczonych różnymi metodami stałych proporcjonalności K
K1 = (1,210 ± 0,096) [1] - stała wyznaczona pierwszą metodą
K2 = (1,300 ± 0,082) [1] - stała wyznaczona drugą metodą
Procentowy błąd względny wynosi D = 6,9%.
WNIOSKI
1. Analizując wykres I=f(U0) można stwierdzić, że od wartości napięcia Uo = 95 [V] zależność ta ma charakter prawie liniowy, natomiast dla napięć mniejszych od tej wartości prąd nie płynie wcale.
2. Zależność T = f(C) ma charakter liniowy. Zależność ta aproksymowaliśmy prostą
T = (0,726 ± 0,046) ×106 C + (92,2 ± 5,8) ×10- 3
3. Wartości stałej proporcjonalności K wyznaczone dwoma metodami różnią się między sobą, a procentowy błąd względny wynosi 6,9%. Błąd ten jest spowodowany niedokładnościami pomiarowymi wartości Ug, Uz oraz czasu 10 błysków.
4. Niedokładności wyznaczenia napięć Uz, Ug i Uo wynikają z niedokładności przyrządów pomiarowych oraz z błędów odczytu. Niepewności wyznaczania okresów drgań neonówki są efektem niedokładności stopera i błędów prowadzącego pomiar.
6