12.10.2005

sprawozdanie z laboratorium fizyki

temat 1: prawo ohma

1. Wiadomości wstępne:

Prawo Ohma mówi nam, że natężenie prądu stałego [I] jest wprost proporcjonalne do napięcia elektrycznego [U], czyli:

I=GU

G- konduktancja równa G=1/R

Czyli inaczej:

U=RI

R- opór przewodnika

2. Przebieg ćwiczenia i jego cel.

Na początku zapoznaliśmy się z budową i obsługa urządzeń niezbędnych do przeprowadzenia badania. Celem ćwiczenia było zbadanie oporności [R] rezystora. W tym celu musieliśmy zbudować obwód z elementów jak na rysunku poniżej:

Po zbudowaniu obwodu elektrycznego podłączyliśmy zasilenie po uprzednim ustawieniu mierników na najwyższy zakres i zasilacza na najniższą wartość. Celem takiego zabiegu było niedopuszczenie do jakiekolwiek awarii. Miernikami były:

- amperomierz o klasie 1,5

- woltomierz o klasie 4

Aby wyznaczyć wartość oporności elektrycznej wykonaliśmy najpierw pomiar pojedynczy ustalając zakresy na:

- 2,3 dla woltomierza,

- 15 mA dla amperomierza.

Otrzymaliśmy następujące wyniki pomiarów:

U₀=1V

δ_U=ΔU=zakres x klasa/100=2,5*4/100=0,1V

I₀=3,3mA

δ_I=ΔI= zakres x klasa/100=1,5*15*10^-3/100=0,000225A=0,225mA

ostatecznie:

U = 1,0±0,1V

I = 3,30±0,23mA

Ostatecznie: R = 303±51Ω

Następnie wykonaliśmy całą serię pomiarów, z której wyniki widnieją w poniższej tabelce:

L.p.	Napięcie- U [V]	Zakres woltomierza [V]	Natężenie- I [A]	Zakres amperomierza [A]
1	1	2,5	0,0033	0,015
2	2	2,5	0,0067	0,015
3	3	10	0,0092	0,015
4	4	10	0,0128	0,015
5	5	10	0,014	0,15
6	6	10	0,017	0,15
7	7	10	0,0205	0,15
8	8	10	0,0235	0,15
9	9	10	0,027	0,15
10	10	10	0,031	0,15

Do wyznaczenia oporu posłużyliśmy się pomoca komputera a konkretnie programu Microcal Origin 5.0. Po wprowadzeniu danych pomiarowych i zaznaczeniu punktów na wykresie program wyznaczył przybliżoną prostą wyznaczona przez te punkty na zasadzie metody najmniejszych kwadratów. Po aproksymacji oristej odczytaliśmy po prostu z tabelki wyniki, które wymosiły odpowiednio:

R = 331,65991Ω

s_R = 10,55364Ω gdzie s_R to błąd przypadkowy.

Natomiast błąd systematyczny jednego pomiaru obliczyliśmy wcześniej i wynosił on: δ_R=

Aby z tych dwóch wyników błędów wyznaczyć błąd pomiarowy oporu który był mierzony pośrednio przez dwie inne wartości musieliśmy skorzystac z prawa przenoszenia wariancji.

Czyli:

Podstawiając otrzymany błąd i wartość oporności otrzymujemy ostateczną odpowiedź:

R = 332±32 Ω

4. Wnioski:

Pomiar różnych wartości fizycznych jak w naszym przypadku oporności nigdy nie będzie wykonany dokładnie. Wynika to po pierwsze z błędów popełnianych przez obserwatora (w końcu rzeczą ludzką jest się mylić), a po drugie w wyniku niedokładności przyrządów pomiarowych które przetwarzają sygnał pomiarowy na odczyt wskaźnika często mało precyzyjnie. Precyzja urządzenia jest odwrotnie proporcjonalna do jego klasy. Czyli jeśli u nas były klasy 1,5 i 4 to większy błąd pochodził od woltomierza. Jednak moim zdaniem główną przyczyną niedokładności i częstych błędów nadmiarowych jest błąd człowieka. Przecież nikt „na czole” nie ma napisanej klasy pomiarowej więc nie jesteśmy w stanie stwierdzić kto jaki błąd powoduje. Dlatego lepszym wyjściem byłoby pełne zautomatyzowanie pomiarów tylko niestety wiązałoby się to z większymi kosztami co zamyka ostatecznie koło rozważań zmusza ostatecznie do pozostania przy prostych metodach.

Załączniki:

Protów z zajęć laboratoryjnych

Wykres [U]-[V] z programu Origin

2

-

Autor: Michał Fiodorow gr. 23

---