ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

LABORATORIUM

POMIARY CHARAKTERYSTYK EEMENTÓW ELEKTRONICZNYCH

Skład grupy wykonującej doświadczenie:

• Hyperion

Wykonanie niniejszego sprawozdania

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobem opracowania wyników pomiarowych, obliczeniem niepewności wyniku pomiaru pośredniego, a także zwrócenie uwagi na fakt, że niepewność pomiaru pośredniego zależy od dokładności pomiarów bezpośrednich i od mierzonej wielkości. Ponadto cel stanowiło zapoznanie się z elementami liniowymi i nieliniowymi oraz wybranymi układami do pomiaru rezystancji.

ZASTOSOWANE PRZYRZĄDY POMIAROWE

• Opornik dekadowy

• Regulowane źródło napięcia: 1,3V12V

• 2 mierniki METEX

• Żarówka zwykła

• Diody LED (2 sztuki)

SCHEMAT UKŁADU DO POMIARU REZYSTANCJI STATYCZNEJ I PRZYROSTOWEJ

ZASTOSOWANE WZORY

1. Błąd pomiaru natężenia:

Bezwzględny: ΔI=(0,5% rdg+3dgt)

Względny: δI=ΔI/I*100%

1. Błąd bezwzględny pomiaru napięcia:

Bezwzględny: ΔU=(0,05% rdg+3dgt)

Względny: δU=ΔU/U*100%

1. Rezystancja statyczna: R_s = U_V/I_A

błąd bezwzględny: ΔRs=ΔU/I+-U/I²*ΔI

błąd względny: δRs=ΔRs/Rs

1. Rezystancja przyrostowa: R_p = ΔU/ΔI

niepewności pomiary rezystancji przyrostowej wyznaczono metodą różniczki zupełnej:

błąd bezwzględny: ΔRp=ΔU/Ip+- Up/Ip²*ΔI

błąd względny: δRp=ΔU1 +ΔU2/U1-U2+ΔI1+ΔI 2/I1-I2= ΔRp/Rp*100%;

gdzie Ip - średnie natężenie prądu z danego przedziału: Ip=1/2(I1+I2)

WYNIKI POMIARÓW

• Żarówka

U	ΔU	δU	I	ΔI	δI	Rs[Om]
1,5348	0,00107	0,07	0,03708	0,0001954	0,53	41,3916
2,788	0,00439	0,16	0,05503	0,0002852	0,52	50,6633
5,581	0,00579	0,10	0,08166	0,0004183	0,51	68,3444
9,805	0,00790	0,08	0,1117	0,0005685	0,51	87,7798
0,986	0,00349	0,35	0,0319	0,0001695	0,53	30,9091
2,470	0,00424	0,17	0,05226	0,0002713	0,52	47,2637
5,340	0,00567	0,11	0,07958	0,0004079	0,51	67,1023
8,222	0,00711	0,09	0,10105	0,0005153	0,51	81,3657
0,780	0,00339	0,43	0,0308	0,000164	0,53	25,3247
2,096	0,00405	0,19	0,04728	0,0002464	0,52	44,3316
2,465	0,00423	0,17	0,05154	0,0002677	0,52	47,8269

ΔRs	δRs	Ip	Up	Rp[Ω]	ΔRp	δRp
0,247	0,60	0,046	2,161	5,463	0,222	4,07
0,342	0,68	0,068	4,185	15,409	0,320	2,07
0,421	0,62	0,097	7,693	13,843	0,404	2,92
0,518	0,59	0,072	5,396	13,901	0,705	5,07
0,274	0,89	0,042	1,728	20,608	0,248	1,21
0,326	0,69	0,066	3,905	15,610	0,308	1,97
0,415	0,62	0,090	6,781	13,900	0,402	2,89
0,485	0,60	0,066	4,501	13,801	0,641	4,65
0,245	0,97	0,039	1,438	20,671	0,242	1,17
0,317	0,71	0,049	2,281	16,429	0,312	1,90
0,331	0,69	0,026	1,233	15,811	0,661	4,18

• Dioda czerwona

U	ΔU	δU	I	ΔI	δI	Rs[Om]
1,495	0,00105	0,07	0,000054	1,027E-05	19,02	27685,1800
1,890	0,00395	0,21	0,15	0,00076	0,51	12,6000
1,919	0,00396	0,21	0,166	0,00084	0,51	11,5602
1,784	0,00389	0,22	0,0816	0,000418	0,51	21,8627
1,788	0,00389	0,22	0,08205	0,0004203	0,51	21,7916
1,790	0,00390	0,22	0,08282	0,0004241	0,51	21,6131
1,673	0,00384	0,23	0,02763	0,0001482	0,54	60,5501
1,677	0,00384	0,23	0,02756	0,0001478	0,54	60,8491
1,678	0,00384	0,23	0,02704	0,0001452	0,54	62,0562
1,499	0,00375	0,25	0,00064	0,0000132	2,06	2342,1875
1,840	0,00392	0,21	0,10614	0,0005407	0,51	17,3356

ΔRs	δRs	Ip	Up	Rp[Om]	ΔRp	δRp
5284,710	19,09	0,075	1,693	101,996	0,017	0,02
0,090	0,72	0,158	1,905	5,191	0,083	1,60
0,082	0,71	0,124	1,852	4,714	0,133	2,83
0,160	0,73	0,082	1,786	9,311	0,159	1,71
0,159	0,73	0,082	1,789	9,266	0,158	1,70
0,158	0,73	0,055	1,732	9,184	0,311	3,39
0,464	0,77	0,028	1,675	25,896	0,465	1,80
0,466	0,77	0,027	1,678	25,971	0,473	1,82
0,475	0,77	0,014	1,589	26,439	1,482	5,60
54,166	2,31	0,053	1,670	284,053	0,078	0,03
0,125	0,72	0,053	0,920	7,250	0,250	3,46

• Dioda żółta

U	ΔU	δU	I	ΔI	δI	Rs[Om]
1,281	0,00094	0,07	0,001	0,000015	1,50	1281,0000
2,684	0,00434	0,16	0,03185	0,0001693	0,53	84,2700
3,918	0,00496	0,13	0,11661	0,0005931	0,51	33,5992
2,669	0,00433	0,16	0,03477	0,0001839	0,53	76,7616
4,412	0,00521	0,12	0,15705	0,0007953	0,51	28,0930
4,440	0,00522	0,12	0,16463	0,0008332	0,51	26,9696
2,661	0,00433	0,16	0,0353	0,0001865	0,53	75,3824
3,410	0,00471	0,14	0,07918	0,0004059	0,51	43,0664
3,425	0,00471	0,14	0,081	0,000415	0,51	42,2840
3,427	0,00471	0,14	0,08139	0,000417	0,51	42,1059
3,010	0,00451	0,15	0,05227	0,0002714	0,52	57,5856

ΔRs	δRs	Ip	Up	Rp[Om]	ΔRp	δRp
20,156	1,57	0,016	1,983	62,700	0,167	0,27
0,584	0,69	0,074	3,301	25,654	0,160	0,62
0,213	0,64	0,076	3,294	8,362	0,406	4,86
0,531	0,69	0,096	3,541	23,576	0,116	0,49
0,175	0,62	0,161	4,426	6,546	0,168	2,57
0,168	0,62	0,100	3,551	6,265	0,348	5,56
0,521	0,69	0,057	3,036	23,220	0,248	1,07
0,280	0,65	0,080	3,418	11,592	0,275	2,37
0,275	0,65	0,081	3,426	11,355	0,274	2,41
0,274	0,65	0,067	3,219	11,305	0,371	3,28
0,385	0,67	0,026	1,505	16,602	0,770	4,64

• Rezystor pierwszy

U	ΔU	δU	I	ΔI	δI	Rs[Om]
8,609	0,00460	0,05	0,15348	0,0007774	0,51	56,0920
8,049	0,00702	0,09	0,14354	0,0007277	0,51	56,0750
5,464	0,00573	0,10	0,09765	0,0004983	0,51	55,9549
1,213	0,00361	0,30	0,02175	0,0001188	0,55	55,7701
1,206	0,00360	0,30	0,02168	0,0001184	0,55	55,6273
4,034	0,00502	0,12	0,07253	0,0003727	0,51	55,6184
6,885	0,00644	0,09	0,12334	0,0006267	0,51	55,8213
9,657	0,00783	0,08	0,17252	0,0008726	0,51	55,9761
4,044	0,00502	0,12	0,07226	0,0003713	0,51	55,9646
5,464	0,00573	0,10	0,09781	0,0004991	0,51	55,8634
8,293	0,00715	0,09	0,14823	0,0007512	0,51	55,9468

ΔRs	δRs	Ip	Up	Rp[Om]	ΔRp	δRp
0,314	0,56	0,149	8,329	5,923	0,325	5,48
0,333	0,59	0,121	6,757	9,653	0,396	4,11
0,344	0,62	0,060	3,339	11,504	0,563	4,89
0,470	0,84	0,022	1,210	30,371	0,471	1,55
0,470	0,84	0,047	2,620	30,431	0,216	0,71
0,355	0,64	0,098	5,460	13,463	0,263	1,96
0,336	0,60	0,148	8,271	10,280	0,280	2,73
0,329	0,59	0,122	6,851	8,971	0,463	5,16
0,357	0,64	0,085	4,754	13,525	0,303	2,24
0,344	0,62	0,123	6,879	11,486	0,273	2,38
0,332	0,59	0,074	4,147	9,514	0,663	6,97

• Rezystor drugi

U	ΔU	δU	I	ΔI	δI	Rs[Om]
0,713	0,00066	0,09	0,02787	0,0001494	0,54	25,5831
0,714	0,00336	0,47	0,02786	0,0001493	0,54	25,6281
0,713	0,00336	0,47	0,02729	0,0001465	0,54	26,1268
0,754	0,00338	0,45	0,07937	0,0004069	0,51	9,4998
0,754	0,00338	0,45	0,08289	0,0004245	0,51	9,0964
0,754	0,00338	0,45	0,0831	0,0004255	0,51	9,0734
0,754	0,00338	0,45	0,08308	0,0004254	0,51	9,0756
0,780	0,00339	0,43	0,16944	0,0008572	0,51	4,6034
0,778	0,00339	0,44	0,16848	0,0008524	0,51	4,6178
0,777	0,00339	0,44	0,16626	0,0008413	0,51	4,6734
0,727	0,00336	0,46	0,0058	0,000039	0,67	125,3448

ΔRs	δRs	Ip	Up	Rp[Om]	ΔRp	δRp
0,161	0,63	0,028	0,714	4,396	0,161	3,66
0,258	1,01	0,028	0,714	22,485	0,262	1,16
0,263	1,01	0,053	0,734	22,919	0,101	0,44
0,091	0,96	0,081	0,754	8,300	0,088	1,06
0,087	0,96	0,083	0,754	7,956	0,087	1,10
0,087	0,96	0,083	0,754	7,937	0,087	1,10
0,087	0,96	0,126	0,767	7,938	0,047	0,59
0,043	0,94	0,169	0,779	3,955	0,043	1,10
0,043	0,94	0,167	0,778	3,976	0,044	1,10
0,044	0,94	0,086	0,752	4,028	0,125	3,10
1,423	1,14	0,003	0,364	86,244	2,845	3,30

WNIOSKI KOŃCOWE

Na podstawie wykonanych pomiarów można dojść do wniosku, że pomiary pośrednie napięcia i natężenia pozwalają na wyznaczenie charakterystyk prądowo napięciowych różnych elementów elektronicznych, co pozwala przewidywać ich zachowanie w różnych warunkach pracy. Jak widać charakterystyki rezystancyjne różnych elementów mogą być zupełnie inne. Warto zwrócić uwagę na fakt, że rezystory mają liniową charakterystykę prądowo napięciową, co widać na wykresach, przy czym odstępstwa od charakterystyki liniowej mogą być spowodowane niedokładnościami pomiarów. Charakterystyka prądowo napięciowa żarówki nie jest co prawda liniowa, ale ma charakter zaburzonego przebiegu liniowego. Wynika to z fakty, że elementem rezystancyjnym w żarówce jest włókno z przewodnika, które działa niemal jak rezystor liniowy. W przypadku idealnym rezystora wartości rezystancji statycznej i dynamicznej są sobie równe.

Niestety pomiary pośrednie mają tą wadę, że niewielkie błędy pomiaru wielkości mierzonych bezpośrednio mają duży wpływ na wartość wielkości wyznaczanej.