Pomiary wykonane wg schematu dla małych oporów (schemat 1 na pierwszej stronie).
Lp | Nr opornika | I | Izakres | ∆I | U | Uzakres | ∆U | Opór wewnętrzny woltomierza RV | Wartość oporu wg wzoru 1 |
∆R | wartość oporu wg wzoru 2 | ∆R |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
mA | mA | mA | V | V | V | Ω | Ω | Ω | Ω | Ω | ||
1 | R11 | 11,25 | 15 | 0,08 | 4,25 | 7,5 | 0,038 | 7500 | 377,8 | 5,9 | 377,8 | 5,9 |
2 | 31,00 | 75 | 0,38 | 11,50 | 15 | 0,075 | 15000 | 371,0 | 6,9 | 371,0 | 6,9 | |
3 | 46,00 | 75 | 0,38 | 17,00 | 30 | 0,15 | 30000 | 369,6 | 6,3 | 369,6 | 6,3 | |
4 | 59,00 | 75 | 0,38 | 22,50 | 30 | 0,15 | 30000 | 381,0 | 5,0 | 381 | 5,0 | |
5 | 72,50 | 75 | 0,38 | 28,00 | 30 | 0,15 | 30000 | 386,2 | 4,1 | 386,2 | 4,1 | |
6 | R12 | 3,50 | 7,5 | 0,038 | 28,00 | 30 | 0,15 | 30000 | 8002 | 130 | 8000 | 130 |
7 | 3,70 | 7,5 | 0,038 | 33,00 | 75 | 0,38 | 75000 | 8920 | 200 | 8919 | 200 | |
8 | 1,85 | 3 | 0,015 | 14 | 15 | 0,075 | 15000 | 7571 | 102 | 7568 | 120 | |
9 | 1,50 | 3 | 0,015 | 9 | 15 | 0,075 | 15000 | 6002 | 110 | 6000 | 110 | |
10 | 1,10 | 1,5 | 0,008 | 4,8 | 7,5 | 0,038 | 7500 | 4366 | 64 | 4364 | 64 | |
11 | R13 | 64,00 | 75 | 0,38 | 3,8 | 7,5 | 0,038 | 7500 | 59,38 | 0,94 | 59,38 | 0,94 |
12 | 118,00 | 150 | 0,75 | 9 | 15 | 0,075 | 15000 | 76,3 | 1,2 | 76,3 | 1,2 | |
13 | 55,00 | 75 | 0,38 | 4,25 | 7,5 | 0,038 | 7500 | 77,3 | 1,2 | 77,3 | 1,2 | |
14 | 120,00 | 150 | 0,75 | 9,25 | 15 | 0,075 | 15000 | 77,1 | 1,1 | 77,1 | 1,1 |
Podsumowanie wyników
nr opornika | wartość średnia [Ω] | średnia wartość błędu [Ω] | błąd względny ∆R/R [%] |
---|---|---|---|
R11 | 377,2 | 5,7 | 1,5 |
R12 | 6970 | 120 | 1,8 |
R13 | 72,5 | 1,1 | 1,5 |
Wzory:
$R = \frac{U_{V}}{I_{A} - \frac{U}{R_{v}}}$
$R = \frac{U_{v}}{I_{A}}$
gdzie:
R[Ω]- rezystancja
Uv[V]- napięcie wskazane przez woltomierz
IA [mA]-natężenie prądu wskazane przez amperomierz
Rv [Ω]- rezystancja wewnętrzna woltomierza
Błąd pomiaru natężenia : $I = kl\ \bullet \frac{I_{\text{zakres}}}{100\ }\text{\ V}$, gdzie kl=0,5[%] to klasa narzędzia pomiarowego wyrażona w procentach (analogicznie liczy się ∆U)
np. $I_{1} = 0,5\ \bullet \ \frac{15V}{100} = 0,075V$=0,08V
Opór wewnętrzny woltomierza: $R_{V1} = U_{zakres1} \bullet 1000\ \mathrm{\Omega} = 7,5V\ \bullet \frac{1000\mathrm{\Omega}}{V} = 7500\mathrm{\Omega}$
Wartość oporu wg pierwszego wzoru :$R = \frac{U}{I - \frac{U}{R_{V}}}$
np. $R = \ \frac{4,25}{11,25 - \frac{4,25}{7500}} = 0,3778k\mathrm{\Omega} = 377,8\mathrm{\Omega}$
Niepewność wyznaczania wartości oporu wg pierwszego wzoru : $R = \frac{U\ \bullet \ I + \ I\ \bullet \ U}{\left( I\ - \ \frac{U}{R_{V}} \right)^{2}}$
np. $R = \frac{4,25\ \bullet \ 0,075 + 11,25\ \bullet \ 0,0375}{\left( 11,25\ \ \frac{7,5}{7500} \right)^{2}} = 0,005825k\mathrm{\Omega} = 5,825\mathrm{\Omega}$=5,9Ω
Wartość oporu wg formuły uproszczonej (można go zastosować, gdy rezystancja woltomierza jest bardzo duża) : $R = \frac{U_{v}}{I_{A}}$
np. (dla opornika 11 pierwszy pomiar) ${R11}_{1} = \ \frac{4,25}{11,25} = \ 0,37778k\mathrm{\Omega} = 377,78\mathrm{\Omega}$=377,8Ω
Niepewność wyznaczania wartości oporu wg formuły uproszczonej: $R = \ \left( \frac{I}{I} + \frac{U}{U} \right) \bullet R$
np.$R = \ \left( \frac{0,075mA}{11,25mA} + \frac{0,0375V}{4,25V} \right) \bullet 377,78\mathrm{\Omega} = 5,852\mathrm{\Omega}$=5,9
Pomiary wykonane wg schematu dla dużych rezystancji (na pierwszej stronie schemat nr 2).
Lp | Nr opornika | I | Izakres | ∆I | opór wewnętrzny amperomierza RA | U | Uzakres | ∆U | Wartość oporu wg formuły 3 | ∆R | Wartość oporu wg formuły uproszczonej | ∆R |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A | A | A | Ω | V | V | V | Ω | Ω | Ω | Ω | ||
1 | R11 | 63,00 | 75 | 0,38 | 0,3107 | 25 | 75 | 0,38 | 396 | 9,5 | 396,8 | 8,4 |
2 | 50,00 | 75 | 0,38 | 0,3107 | 20 | 75 | 0,38 | 400 | 15 | 400 | 11 | |
3 | 77,00 | 150 | 0,75 | 0,1573 | 30 | 75 | 0,38 | 389 | 14 | 389,6 | 8,7 | |
4 | 90,00 | 150 | 0,75 | 0,1573 | 35 | 150 | 0,75 | 389 | 18 | 389 | 12 | |
5 | 108,00 | 150 | 0,75 | 0,1573 | 42 | 150 | 0,75 | 389 | 13 | 388,9 | 9,7 | |
6 | R12 | 41,00 | 75 | 0,38 | 0,3107 | 40 | 7,5 | 0,04 | 975 | 11 | 975,6 | 9,9 |
7 | 36,00 | 75 | 0,38 | 0,3107 | 36 | 7,5 | 0,04 | 1000 | 13 | 1000,00 | 12 | |
8 | 31,00 | 75 | 0,38 | 0,3107 | 31 | 7,5 | 0,04 | 1000 | 15 | 1000 | 14 | |
9 | 66,00 | 30 | 0,15 | 0,7707 | 65 | 3 | 0,02 | 984 | 2,4 | 984,9 | 2,5 | |
10 | 40,00 | 30 | 0,15 | 0,7707 | 40 | 3 | 0,02 | 999 | 4,1 | 1000,0 | 4,2 | |
11 | R13 | 60,00 | 150 | 0,75 | 0,1573 | 23 | 30 | 0,15 | 383 | 12 | 383,3 | 7,3 |
12 | 47,00 | 150 | 0,75 | 0,1573 | 18 | 30 | 0,15 | 383 | 17 | 383,0 | 9,3 | |
13 | 36,00 | 75 | 0,38 | 0,3107 | 28 | 7,5 | 0,04 | 777 | 11 | 777,8 | 9,2 | |
14 | 23,0 | 300 | 1,5 | 0,0807 | 35 | 15 | 0,08 | 1522 | 150 | 1521 | 110 | |
15 | 30,0 | 300 | 1,5 | 0,0807 | 45 | 15 | 0,08 | 1500 | 100 | 1500 | 78 |
Podsumowanie wyników
nr opornika | wartość średnia [Ω] | średnia wartość błędu [Ω] | błąd względny ∆R/R [%] |
---|---|---|---|
R11 | 392,8 | 9,8 | 2,5 |
R12 | 992,1 | 8,3 | 0,83 |
R13 | 913 | 42 | 4,6 |
$R = \frac{U_{V} - I_{A}R_{A}}{I_{A}}$
$R = \frac{U_{V}}{I_{A}}$ (można użyć gdy założymy że opór amperomierza równa się zero)
gdzie:
R[Ω]- rezystancja
Uv[V]- napięcie wskazane przez woltomierz
IA [mA]-natężenie prądu wskazane przez amperomierz
RA [Ω]- rezystancja wewnętrzna amperomierza
Opór wewnętrzny amperomierza: $R_{\text{A\ }} = \ \frac{23}{I_{\text{zakres}}} + \ 0,004\ $[Ω]
np. (dla opornika nr 11, pierwszy pomiar)
${R_{A}11}_{1} = \ \frac{23\ mA\ \bullet \ \mathrm{\Omega}}{75mA} + \ 0,004\mathrm{\Omega} = \ 0,3107\mathrm{\Omega}$
Wartość oporu wg wzoru 3 : $R = \frac{U_{V} - I_{A}R_{A}}{I_{A}}$
np. (dla opornika nr 11, pierwszy pomiar)
$${R11}_{1} = \ \frac{25V - 63mA\ \bullet 0,3107\mathrm{\Omega}}{63mA} = 0,0039651k\mathrm{\Omega} = 396,51\mathrm{\Omega} = 396\mathrm{\Omega}$$
Niepewność wyznaczania oporu wg wzoru 3: ${R}_{\ } = \frac{U\ \bullet \ I + \ I\ \bullet \ U}{I^{2}}$
np. (dla opornika nr 11, pierwszy pomiar)
${\ R11}_{1} = \frac{25V\ \bullet \ 0,375mA + \ 63mA\ \bullet \ 0,375V}{{(63mA)}^{2}} = \ $0,00945kΩ=9,45Ω=9,5Ω
Wartość oporu wg wzoru 4 : $R = \frac{U_{V}}{I_{A}}$
np. (dla opornika nr 11,pierwszy pomiar) ${R11}_{1} = \frac{25V}{63mA} = 0,39683k\mathrm{\Omega} = 396,83\mathrm{\Omega}$=397Ω
Niepewność wyznaczania przybliżonej wartości oporu : $R = \ \left( \frac{I}{I} + \frac{U}{U} \right) \bullet R$
np. (dla opornika nr 11, pierwszy pomiar)
${R11}_{1} = \ \left( \frac{0,375mA}{63mA} + \frac{0,375V}{25V} \right) \bullet 396,83\mathrm{\Omega} = 8,31\mathrm{\Omega}$=8,4Ω
Wykresy, z których można odczytać rezystancję (przykład obliczeń pod nimi).