Sprawozdanie z ćw. 4

1. Wykres zależności I(U).

Na pierwszym wykresie widać, że każdy opornik dla zadanego napięcia zachowuje się inaczej. Prąd z różną szybkością rośnie dla każdego z nich, przez co opór wcale nie rośnie liniowo jak sugerowałoby prawo Ohma. Temperatura odgrywa znaczącą rolę. Wraz ze wzrostem natężenia prądu, a więc również temperatury, w pewnym momencie wydziela się ciepło.

2. Obliczenie rezystancji dla wszystkich badanych oporników.

(dla każdej wartości U , Ir)

R=U/I

Dla żarówki wolframowej:

U [V]	Ir [mA]	R [Ω]
5	11	0,45
10	17	0,58
15	21	0,71
20	25	0,80
30	33	0,90
40	39	1,02
50	45	1,11
60	50	1,2
70	55	1,27
80	59,5	1,34
90	64	1,40
100	68	1,47
115	74	1,55

Dla żarówki węglowej:

U [V]	Ir [mA]	R [Ω]
5	22	0,22
10	48	0,20
15	76	0,19
20	107	0,18
30	177	0,16
40	252	0,15
50	336	0,14
60	426	0,14
70	521	0,13
80	624	0,12

Dla drutu nikielinowego :

U [V]	Ir [A]	R [Ω]
5	24	0,208
10	48	0,208
15	72	0,208
20	97	0,206
30	145	0,206
40	194	0,206
50	242	0,206
60	290	0,206
70	339	0,206
80	388	0,206
90	437	0,205
100	486	0,205

Dla żarówki wolframowej wraz ze wzrostem napięcia wzrasta rezystancja, dla żarówki węglowej maleje a dla drutu nikielinowego nie zmienia się.

3. Wykres zależności R(Ir).

Drugi wykres obrazuje, że ogrzewanie opornika metalowego (wolframowego) zdecydowanie powoduje zwiększenie się jego rezystancji.

Natomiast w węglowym oporniku pod wpływem temperatury opór zaczął maleć.

Najspokojniej zaś zachowywał się drut nikielinowy. Jego opór był stały i nie zmieniał się wraz ze wzrostem temperatury.

3. Temperatura włókna żarówki wolframowej: R(t) = R20[1 +α(t - t20)]

	U [V]	Ir [A]	R [1]	T [K]	T [°C]
1	10	0,017	602	392	119
2	15	0,021	1126	649	376
3	20	0,025	1387	777	504
4	30	0,033	1581	872	599
5	40	0,039	1675	918	645
6	50	0,045	1967	1061	788
7	60	0,050	1926	1041	768
8	70	0,055	2126	1139	866
9	80	0,595	2280	1214	941
10	90	0,064	2266	1208	935
11	100	0,068	2520	1332	1059

Założenia: R_n = U_n - U_n-1/ I_n - I_n-1

R₂₀ = 400 Ω

T₂₀ = 293,15 K

α = 0,00510 K^-1

Legenda:

Liczby od 1-12 na osi poziomej oznaczają liczbę porządkowa

Widzimy jak drastycznie rośnie temperatura wolframu wraz ze wzrostem natężenia. Jako że jest to metal, dobrze przewodzi ciepło i łatwo się nagrzewa.

4. Niepewność pomiaru oporu

Mamy tu do czynienia z wielkością mierzoną pośrednio, a więc należy skorzystać z metody różniczki zupełnej. W tym przypadku będzie ona miała postać :

(DU i DI są mnożone przez 2, gdyż do wzoru wstawiamy nie wynik pomiaru, lecz różnice wyników dwóch kolejnych pomiarów). Przyjmujemy DU = 0,1V i DI = 0,5mA. Oczywiście, dla

każdego pomiaru wyjdzie inny błąd oporu - dlatego należy przyjąć pewne

oszacowania (przyjmujemy największe wartości błędów). Dla poszczególnych

oporników wynoszą one:

- żarówka węglowa: DR =18W

- opornik drutowy: DR = 8W

- żarówka wolframowa: DR = 47W

Niepewność pomiaru temperatury włókna żarówki wolframowej

Postępując podobnie jak powyżej otrzymujemy oszacowanie DT = 24K

---