SCHEMATY POMIAROWE
1. Schemat układu do pomiaru napięcia zapłonu.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo i V - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
2. Schemat układu do wyznaczania okresu drgań relaksacyjnych neonówki.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
A - mikroamperomierz
C - kondensator o regulowanej pojemności
PRZEBIEG ĆWICZENIA
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Zestawienie schematu pomiarowego wg. schematu nr 1.
2. Wyznaczenie napięcia zapłonu Uz i gaśnięcia Ug neonówki. Ustalenie maksymalnej wartości rezystancji na oporniku. Włączenie zasilacza Z.
3. Odnotowanie wartości rezystancji opornika R połączonego szeregowo z neonówką.
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Zmontowanie układu pomiarowego wg. schematu nr 2.
2. Ustalenie stałej wartości napięcia Uo.
3. Pomiar czasu 20 błysków neonówki dla zadanej pojemności C kondensatora.
4. Powtórzenie pomiarów dla 10 różnych wartości C.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Obliczenie wartości średnich i odchyleń standardowych napięć Uz i Ug.
Wyznaczone wartości napięć wynoszą:
Uz = (97,2 ± 0,1) [V]
Ug = (73,7 ± 0,1) [V]
2. Obliczenie niepewności pomiarów napięcia i natężenia prądu wynikających z klasy dokładności przyrządów pomiarowych.
Pomiary zostały wykonane przy pomocy Multimetra V-562, dla którego niepewności wynoszą:
DI = ± 5% wartości mierzonej
DUz = ± 5% wartości mierzonej
DUg = ± 5% wartości mierzonej
DUo = k×z / 100 = 1,5×200V / 100 = 3 [V]
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Obliczenie wartości średnich i odchyleń standardowych czasu 20 błysków neonówki.
Wyznaczone wartości wynoszą:
C ×10- 6 [F] |
t [s] |
Dt [s] |
1.1 |
34.18 |
0.26 |
1.0 |
30.76 |
0.12 |
0.9 |
27.68 |
0.17 |
0.8 |
24.82 |
0.17 |
0.7 |
21.44 |
0.15 |
0.6 |
18.40 |
0.11 |
0.5 |
15.80 |
0.14 |
0.4 |
12.70 |
0.09 |
0.3 |
9.63 |
0.15 |
0.2 |
6.51 |
0.08 |
2. Obliczenie okresu drgań neonówki oraz jego niepewności.
Wyniki obliczeń:
C ×10- 6 [F] |
T [s] |
DT [s] |
1.1 |
1.709 |
0.013 |
1.0 |
1.538 |
0.006 |
0.9 |
1.384 |
0.009 |
0.8 |
1.241 |
0.009 |
0.7 |
1.072 |
0.008 |
0.6 |
0.920 |
0.005 |
0.5 |
0.790 |
0.007 |
0.4 |
0.635 |
0.005 |
0.3 |
0.482 |
0.008 |
0.2 |
0.325 |
0.004 |
3. Sporządzenie wykresu zależności okresu T drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności C kondensatora - WYKRES 2.
4. Aproksymacja linią prostą wyników zaznaczonych na wykresie zależności T = f(C). Zaznaczenie prostej na wykresie.
Prosta aproksymująca ma postać T = a C + b, gdzie:
a = (1,52 ± 0,01) × 10 6 [W]
b = (20,8 ± 1,3) × 10 - 3 [s]
5. Obliczenie wartości stałej proporcjonalności K (pierwsza metoda). Wyznaczenie niepewności tej wielkości.
Porównując wzór
T = K×R×C
z równaniem prostej aproksymującej
T = a C + b
otrzymujemy
a = K×R
oraz
K = a / R [W/W = 1]
Niepewność stałej K wynosi:
Wynik obliczeń:
K1 = (1,69 ± 0,11) [1]
6. Obliczenie wartości stałej K z wykorzystaniem wyznaczonych wartości Uz, Ug oraz Uo.
Obliczeń dokonujemy wykorzystując wzór:
Uo = (102 ± 0,1) [V]
Uz = (97,2 ± 0,1) [V]
Ug = (73,7 ± 0,1) [V]
Obliczenie niepewności stałej K.
Wartość stałej K obliczonej drugą metodą:
K2 = (1,78 ± 0,11) [1]
7. Porównanie stałych K wyznaczonych różnymi metodami.
K1 = (1,69 ± 0,11) [1] - stała wyznaczona pierwszą metodą
K2 = (1,78 ± 0,11) [1] - stała wyznaczona drugą metodą
Błąd względny procentowy wynosi D = 5%.
8. Obliczenie wartości średnich i odchyleń standardowych czasu 20 błysków neonówki.
Wyznaczone wartości wynoszą:
R ×103 [W] |
t [s] |
Dt [s] |
600 |
37.12 |
0.07 |
700 |
43.91 |
0.01 |
800 |
49.78 |
0.25 |
900 |
55.89 |
0.45 |
9. Obliczenie okresu drgań neonówki oraz jego niepewności.
Wyniki obliczeń:
R ×103 [W] |
T [s] |
DT [s] |
600 |
1.856 |
0.004 |
700 |
2.195 |
0.000 |
800 |
2.489 |
0.012 |
900 |
2.794 |
0.022 |
10. Sporządzenie wykresu zależności okresu T drgań relaksacyjnych neonówki od rezystancji R - WYKRES 2.
WNIOSKI
1. Na podstawie wykresu zależności okresu T drgań relaksacyjnych neonówki od rezystancji R możemy wyciągnąć wnioski o liniowości tej zależności.
2. Zależność okresu drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności kondensatora ma również charakter liniowy, aproksymowany funkcją T = a C + b, gdzie:
a = (1,52 ± 0,01) × 10 6 [W]
b = (20,8 ± 1,3) × 10 - 3 [s]
3. W wyniku obliczeń stałych proporcjonalności różnymi metodami uzyskaliśmy wartości, których porównanie dało błąd względny procentowy D = 5%. Błąd ten jest spowodowany niedokładnościami przy pomiarach Uz, Ug oraz Uo, a także błędami przy wyznaczaniu okresów drgań relaksacyjnych.
4. Niedokładności wyznaczenia napięć Uz, Ug i Uo wynikają z niedokładności przyrządów pomiarowych oraz z błędów odczytu. Niepewności wyznaczania okresów drgań neonówki są efektem niedokładności stopera i błędów prowadzącego pomiar.
5. Wszystkie obliczenia wykonano przy pomocy mikrokomputera.
1