I. Zagadnienia teoretyczne

1. Ruch ładunków elektrycznych o jednakowym znaku w jednym kierunku nazywamy prądem elektrycznym. Kierunek przepływu prądu ze względów historycznych to kierunek ruchu dodatnich ładunków. Jednostką natężenia przepływu prądu w układzie jednostek SI jest amper (A)=1kulomb/sekundę.

2. Prawo Ohma dla prądu stałego:

Prawo Ohma obowiązuje tylko w przypadku substancji przewodzącej prąd. Opór przewodnika zależy również np. od temperatury i jest to liniowa zależność w pewnym ograniczonym jej zakresie:

Opór przestaje zależeć liniowo od temperatury przy temperaturach bliskich zera absolutnego i przyjmuje dla nich pewną wartość.

Oprócz temperatury, opór przewodnika zależy też od jego przekroju i długości.

ρ -opór właściwy danego przewodnika

3. Metale są najlepszymi przewodnikami prądu. Wiąże się to z warunkiem koniecznym do przepływu prądu czyli z istnieniem elektronów swobodnych, których metale maja najwięcej. Wraz z obniżaniem się temperatury opór metali maleje. Związane jest to ze spadkiem energii kinetycznej cząsteczek a w związku z tym ze zmniejszeniem drogi rozpędzanych elektronów i zwiększeniem prędkości średniej elektronów.

4. Półprzewodniki są to materiały, które w niskich temperaturach zachowują się jak izolatory natomiast w wyższych mają pewne umiarkowane przewodnictwo. Wiele materiałów ma własności półprzewodników ale najbardziej użytecznymi są krzem i german.

II. Przebieg doświadczenia

Po zmontowaniu układu pomiarowego według schematu z instrukcji dokonano pomiarów zależności napięcia od natężenia dla poszczególnych elementów: drutu oporowego, diody, żarówki i termistora.

III Opis doświadczenia

Na podstawie pomiarów natężenia i napięcia wykonano wykres zależności natężenia od napięcia.

W przypadku drutu oporowego charakterystyka ta jest liniowa. Oznacza to, że do drutu oporowego można zastosować prawo Ohma.

Jeśli chodzi o diodę zależność ta przedstawia się inaczej. Dla niewielkiej zmiany napięcia natężenie znacznie rośnie. Wykres przypomina zależność I~Uⁿ. Jest to oczywiste jeśli uzmysłowimy sobie, że dioda wykonana jest z półprzewodnika.

Jeśli chodzi o żarówkę wykres można by opisać zależnością I~ⁿ√U. Oporność żarówki rośnie wraz z napięciem. Powodem tego jest wydzielanie się ciepła.

Jeśli chodzi o termistor to choć niezbyt Wyraźnie ale można na wykresie zaobserwować, że dla różnych natężeń może występować taka sama różnica potencjałów.

IV. Ocena błędów

Elektroniczny woltomierz wyświetlał napięcie z dokładnością 0,001 V i to zostało przyjęte jako błąd odczytu.

Napięcie mierzone było za pomocą miernika analogowego, o klasie dokładności 0,5. Błędy dla poszczególnych zakresów wynoszą:

75 mA - 0,375 mA

150 mA - 0,75 mA

300 mA - 1,5 mA

Błąd dla oporu liniowego (tylko drut oporowy wykazał liniową charakterystykę zależności napięcia od natężenia) za pomocą różniczki zupełnej:

I [mA]	U [V]	R [Ohm]	dR
4	0,116	29,000	5,688
8	0,237	29,625	2,902
14	0,426	30,429	1,702
20	0,590	29,500	1,156
26	0,773	29,731	0,896
28	0,821	29,321	0,821
34	0,990	29,118	0,672
40	1,183	29,575	0,580
50	1,481	29,620	0,464
56	1,658	29,607	0,414
64	1,888	29,500	0,361
70	2,037	29,100	0,326
80	2,380	29,750	0,291
90	2,681	29,789	0,259
100	2,976	29,760	0,233
110	3,274	29,764	0,212
120	3,600	30,000	0,196
Średnia		29,599	1,010

V. Wnioski

Otrzymane wyniki świadczą o tym, że prawo Ohma ma dość wąski zakres stosowalności. Prawdziwe jest tylko w przypadku przewodników i to w dość wąskim zakresie temperatur. Jeśli mamy do czynienia z półprzewodnikami prawo Ohma ma ograniczoną stosowalność. Otrzymane wykresy zgodne są co do przebiegu z oczekiwaniami i podobnymi charakterystykami w literaturze. Błędy pomiarowe są dość niewielkie głównie z uwagi na dokładny sprzęt i niewielkie możliwości błędnych odczytów. Największym błędem, mimo dużej klasy dokładności amperomierza, był chyba obarczony odczyt natężenia prądu. Błędy były na tyle niewielkie, że problemem było zaznaczenie ich na wykresie.

---