SPRAWOZDANIE
Z ĆWICZEŃ W LABORATORIUM
ĆWICZENIE Nr 2
TEMAT : Badanie prawa Ohma
Wstęp teoretyczny.
Prawo Ohma - prawo dotyczące relacji napięcia i natężenia prądu stałego w przewodnikach i obwodach. Prawo Ohma stwierdza, że napięcie U na końcach przewodnika jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu I płynącego przez przewodnik: U = RI, oznacza to, że współczynnik proporcjonalności R, zwany oporem elektrycznym ( oporem czynnym ), jest wielkością stałą, niezależną od przyłożonego napięcia.
Równoważnym sformułowaniem prawa Ohma jest stwierdzenie, że gęstość prądu j w każdym punkcie przewodnika jest wprost proporcjonalna do natężenia pola elektrycznego E w tym punkcie: j = ơE , gdzie
ơ - przewodność elektryczna właściwa.
Prawo Ohma nie jest prawem uniwersalnym, jest spełnione w szerokim zakresie napięć dla metali, w węższym zakresie dla półprzewodników i elektrolitów, i to pod warunkiem utrzymywania w nich stałej temp. W przewodnikach niejednorodnych złożonych z różnych materiałów, nawet w stałej temperaturze, prawo Ohma na ogół nie obowiązuje.
Dla obwodu zamkniętego prawo Ohma ma postać: E = ( R + Rw ) I ,gdzie E - siła elektromotoryczna, Rw - opór wewnętrzny źródła prądu, R - opór pozostałej części obwodu. Przy tych samych zastrzeżeniach, co dla prądu zmiennego o znikomej indukcyjności i pojemności.
Można je uogólnić na dowolne obwody prądu zmiennego po zastosowaniu liczb zespolonych, podobnie jak prawa Kirchhoffa, prawo Ohma zostało sformułowane w 1826 roku przez fizyka niemieckiego G. S. Ohma.
Schemat układu pomiarowego.
Oznaczenia na schemacie:
U - źródło napięcia (bateria)
V - woltomierz
A - amperomierz
R - badany opornik
Wyniki pomiarów.
Opornik I
Lp. |
U[v] |
I[mA] |
I[A] |
R[Ω] |
1. |
0.5 |
1.00 |
0.001 |
500.0000 |
2. |
1.03 |
2.10 |
0.002 |
490.4762 |
3. |
1.54 |
3.10 |
0.003 |
496.7742 |
4. |
1.99 |
4.00 |
0.004 |
497.5000 |
5. |
2.58 |
5.30 |
0.005 |
486.7925 |
6. |
3.01 |
6.10 |
0.006 |
493.4426 |
7. |
3.6 |
7.30 |
0.007 |
493.1507 |
8. |
4.14 |
8.40 |
0.008 |
492.8571 |
Opornik II
Lp. |
U[v] |
I[mA] |
I[A] |
R[Ω] |
1. |
0.54 |
0.60 |
0.001 |
900.0000 |
2. |
1.03 |
1.10 |
0.001 |
936.3636 |
3. |
1.45 |
1.50 |
0.002 |
966.6667 |
4. |
2.05 |
2.00 |
0.002 |
1025.0000 |
5. |
2.62 |
2.70 |
0.003 |
970.3704 |
6. |
3.28 |
3.30 |
0.003 |
993.9394 |
7. |
4.07 |
4.10 |
0.004 |
992.6829 |
8. |
4.86 |
4.80 |
0.005 |
1012.5000 |
Opornik III
Lp. |
U[v] |
I[mA] |
I[A] |
R[Ω] |
1. |
0.43 |
1.80 |
0.002 |
238.8889 |
2. |
0.88 |
3.80 |
0.004 |
231.5789 |
3. |
1.26 |
5.40 |
0.005 |
233.3333 |
4. |
1.81 |
7.70 |
0.008 |
235.0649 |
5. |
2.05 |
8.70 |
0.009 |
235.6322 |
6. |
2.63 |
11.20 |
0.011 |
234.8214 |
7. |
2.82 |
12.00 |
0.012 |
235.0000 |
8. |
3.05 |
12.90 |
0.013 |
236.4341 |
Średnie wartości rezystancji oporników:
R1= 493.8742
R2= 974.6904
R3= 235.0942
Wykres.
Wnioski.
Przeprowadzone przez nas doświadczenie było łatwe i nie przysporzyło nam większych trudności. Na początku podłączyliśmy układ i przystąpiliśmy do pomiarów, otrzymanych oporników. Dzięki temu doświadczeniu mogliśmy poznać zasady działania mierników, amperomierz i woltomierz. Na podstawie obserwowanych wyników pomiarów można zauważyć iż rezystancja opornika nie zależy od przyłożonego napięcia oraz natężenia prądu płynącego przez dany opornik. Zależność pomiędzy natężeniem prądu a napięciem dla przewodników jest liniowa, wraz ze wzrostem jednej wartości druga rośnie proporcjonalnie. Na podstawie obserwowanych wartości natężenia prądu i napięcia oraz korzystając z prawa Ohma policzyliśmy wartość rezystancji poszczególnych przewodników. Dzięki temu doświadczeniu nauczyliśmy się jak korzystać z mierników, poznaliśmy własności prawa Ohma, poznaliśmy zasady działania oraz własności przewodników oraz nauczyliśmy się mierzyć podstawowe wielkości napięcia i natężenia prądów stałych.