Laboratorium Podstaw Fizyki |
||
Ćwiczenie: |
Ćwiczenie nr 100b |
|
|
PODSTAWOWE POMIARY ELEKTRYCZNE |
|
Prowadzący ćwiczenia: |
mgr inż. Wojciech Kordas |
Data wykonania ćw.: 23.02.2012 |
Autor: |
|
Nr albumu |
Wydział: |
Chemiczny |
Technologia Chemiczna |
WSTĘP:
Rezystancja (opór) - R (Ω) - jest miarą oporu czynnego, z jakim element (opornik) przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego. Dla większości materiałów rezystancja nie zależy od natężenia prądu, wówczas natężenie prądu jest proporcjonalne do przyłożonego napięcia.
Zgodnie z prawem Ohma korzystamy ze wzoru: I=U/R
gdzie:
I — natężenie prądu elektrycznego,
U — napięcie elektryczne.
I Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było wyznaczenie oporów włókna żarówki oraz rezystora. Pomiarów rezystancji dokonywano metodą pośrednią wykorzystując prawo Ohma:
gdzie:
R - opór przewodnika,
U - zmierzone napięcie na zaciskach żarówki/rezystora,
I - natężenie prądu płynącego w układzie pomiarowym.
Układy pomiarowe zmontowano według poniższych schematów:
II Spis przyrządów.
1. Zestaw z opornikami i żarówką wraz z gniazdami montażowymi,
2. Zasilacz stabilizowany,
3. Miernik uniwersalny M3800 (jako amperomierz o zakresie 200mA i jako woltomierz o
zakresie 20V),
4. Przewody elektryczne.
TABELA DOKŁADNOŚCI MIERNIKA METEX 3800
Funkcja |
Zakres |
Dokładność |
Rozdzielczość |
Pomiar napięcia |
200 [mV] |
± 0,3 % rdg + 1 dgt |
100 [µV] |
|
2 [V] |
|
1 [V] |
|
20 [V] |
|
10 [V] |
|
200 [V] |
|
100 [V] |
|
1000 [V] |
|
1 [V] |
Poziom natężenia |
2 [mA] |
± 0,8 % rdg + 1 dg
|
1 [µV] |
|
20 [mA] |
|
10 [µV] |
|
200 [mA] |
± 1,2 % rdg + 1 dg |
100 [µV] |
Pomiar rezystencji |
200 [Ω] |
± 0,5 % rdg + 3 dgt |
0,1 [Ω] |
|
2 [kΩ] |
± 0,5 % rdg + 1 dgt |
1 [Ω] |
TABELA POMIARÓW
Dla R1
Zasilanie |
Napięcie |
∆ U |
Zakres |
Natężenie |
∆I [A] |
Zakres |
R |
∆R |
|
|
|
SEM [V] |
U [V] |
[V] |
U [V] |
I [A] |
|
I [mA] |
Ω |
Ω |
|
|
|
3 |
3,25 |
0,01975 |
20 |
26,8 |
0,32161 |
200 |
8,246 |
0,00219 |
|
|
|
4,5 |
4,71 |
0,02413 |
20 |
38,8 |
0,46561 |
200 |
8,238 |
0,00207 |
|
|
|
6 |
6,25 |
0,02875 |
20 |
51,5 |
0,61801 |
200 |
8,240 |
0,00201 |
|
|
|
7,5 |
7,77 |
0,03331 |
20 |
64 |
0,76801 |
200 |
8,237 |
0,00197 |
|
|
|
9 |
9,45 |
0,03835 |
20 |
77,8 |
0,93361 |
200 |
8,233 |
0,00195 |
|
|
|
12 |
12,26 |
0,04678 |
20 |
100,8 |
1,20961 |
200 |
8,222 |
0,00192 |
|
|
|
|
|
|
|
Iśr: 59,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Niepewności pomiarowe :
∆U=0,003*U[V] + 1*0,001 [V] = 0,003*3,25 [V] + 0,01 [V] = 0,01975 [V]
∆I= 0,012 *I[A]+ 1 *0,00001[A]= 0,012*26,8[A] + 0,00001 [A]= 0,32161 [A]
2.) Dla R2
Zasilanie |
Napięcie |
∆ U |
Zakres |
Natężenie |
∆I [A] |
Zakres |
R |
∆R |
|
|
|
|
SEM [V] |
U [V] |
[V] |
U [V] |
I [A] |
|
I [mA] |
Ω |
Ω |
|
|
|
|
3 |
3,25 |
0,01975 |
20 |
20,1 |
0,24121 |
200 |
6,185 |
0,00292 |
|
|
|
|
4,5 |
4,71 |
0,02413 |
20 |
29,1 |
0,34921 |
200 |
6,178 |
0,00277 |
|
|
|
|
6 |
6,25 |
0,02875 |
20 |
38,7 |
0,46441 |
200 |
6,192 |
0,00268 |
|
|
|
|
7,5 |
7,77 |
0,03331 |
20 |
48,2 |
0,57841 |
200 |
6,203 |
0,00263 |
|
|
|
|
9 |
9,45 |
0,03835 |
20 |
58,6 |
0,70321 |
200 |
6,201 |
0,00259 |
|
|
|
|
12 |
12,26 |
0,04678 |
20 |
76,0 |
0,91201 |
200 |
6,199 |
0,00255 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iśr: 45,12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.) Dla R3
Zasilanie |
Napięcie |
∆ U |
Zakres |
Natężenie |
∆I [A] |
Zakres |
R |
∆R |
|
SEM [V] |
U [V] |
[V] |
U [V] |
I [A] |
|
I [mA] |
Ω |
Ω |
|
3 |
3,26 |
0,01978 |
20 |
16,1 |
0,19321 |
200 |
4,939 |
0,00366 |
|
4,5 |
4,73 |
0,02419 |
20 |
23,4 |
0,28081 |
200 |
4,948 |
0,00346 |
|
6 |
6,28 |
0,02884 |
20 |
31,1 |
0,37321 |
200 |
4,952 |
0,00335 |
|
7,5 |
7,8 |
0,03340 |
20 |
38,7 |
0,46441 |
200 |
4,462 |
0,00328 |
|
9 |
9,49 |
0,03847 |
20 |
47,0 |
0,56401 |
200 |
4,953 |
0,00324 |
|
12 |
12,31 |
0,04693 |
20 |
61,1 |
0,73321 |
200 |
4,963 |
0,00319 |
|
|
|
|
|
Iśr: 36,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Przykładowe obliczenia
Niepewności pomiaru napięcia obliczono na podstawie wzorów określonych przez producenta miernika:
, na przykład:
∆U=0,003*U[V] + 1*0,001 [V] = 0,003*3,25 [V] + 0,01 [V] = 0,01975 [V]
Niepewności pomiaru natężenia obliczono analogicznie ze wzoru:
∆I= 0,012 *I[A]+ 1 *0,00001[A]= 0,012*26,8[A] + 0,00001 [A]= 0,32161 [A]
Opory poszczególnych pomiarów obliczono ze wzoru:
:
Niepewności poszczególnych pomiarów obliczono metodą różniczki zupełnej:
Ostatecznie wynik pojedynczego pomiaru wynosi na przykład:
WYKRES:
V Obserwacje i wnioski
Zależność R=U(I) dla opornika jest liniowa, a dla żarówki wzrasta wykładniczo. Oznacza to, że dla opornika opór jest wprost proporcjonalny do wzrostu napięcia lub natężenia, a dla włókna żarówki stosunek R do U jest zmienny, wraz ze wzrostem napięcia opór przyrasta w coraz większym stopniu - zmieniają się właściwości włókna.