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 charakterystyki prądowo-napięciowej neonówki.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
A - mikroamperomierz
3. 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.
4. Wyznaczenie zależności natężenia prądu płynącego przez neonówkę od napięcia zasilania Uo.
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 8 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 = (94,30 ± 0,16) [V]
Ug = (72,65 ± 0,06) [V]
2. Obliczenie niepewności pomiarów napięcia i natężenia prądu wynikających z klasy dokładności przyrządów pomiarowych.
DI = k×z / 100 = 1×200×10- 6 A / 100 = 2×10- 6 [V]
DUz = k×z / 100 = 1×200V / 100 = 2 [V]
DUg = k×z / 100 = 1×200V / 100 = 2 [V]
DUo = k×z / 100 = 1×150V / 100 = 1,5 [V]
3. Sporządzenie wykresu zależności natężenia prądu płynącego przez neonówkę od napięcia Uo - WYKRES 1.
Uo [V] |
I ×10- 6 [A] |
60 |
0.0 |
65 |
0.0 |
70 |
0.0 |
75 |
0.0 |
80 |
0.0 |
85 |
0.0 |
90 |
15.4 |
95 |
39.9 |
100 |
48.6 |
105 |
57.6 |
110 |
65.4 |
115 |
73.4 |
120 |
81.8 |
125 |
90.3 |
130 |
98.6 |
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Obliczenie okresu drgań neonówki oraz jego niepewności.
Wyniki obliczeń:
C ×10- 6 [F] |
T [s] |
1.1 |
1.214 |
1.0 |
1.105 |
0.9 |
0.976 |
0.8 |
0.872 |
0.7 |
0.779 |
0.6 |
0.662 |
0.5 |
0.570 |
0.4 |
0.462 |
2. Sporządzenie wykresu zależności okresu T drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności C kondensatora - WYKRES 2.
3. 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 = (1,07 ± 0,07) × 10 6 [W]
b = (28,9 ± 1,8) × 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 = (1,78 ± 0,11) [1]
6. Obliczenie wartości stałej K z wykorzystaniem wyznaczonych wartości Uz, Ug oraz Uo.
Obliczeń dokonujemy wykorzystując wzór:
Uo = (100 ± 1,5) [V]
Uz = (94,30 ± 0,16) [V]
Ug = (72,65 ± 0,06) [V]
Obliczenie niepewności stałej K.
Wartość stałej K obliczonej drugą metodą:
K2 = (1,57 ± 0,10) [1]
7. Porównanie stałych K wyznaczonych różnymi metodami.
K1 = (1,78 ± 0,11) [1] - stała wyznaczona pierwszą metodą
K2 = (1,57 ± 0,10) [1] - stała wyznaczona drugą metodą
Błąd względny procentowy wynosi D = 13,5%.
WNIOSKI
1. Na podstawie wykresu zależności natężenia prądu płyncego przez neonówkę od napięcia U możemy wyciągnąć wnioski o liniowości tej zależności po przekroczeniu pewnej progowej wartości napięcia.
2. Zależność okresu drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności kondensatora ma również charakter liniowy, aproksymowany funkcją T = a C + b, gdzie:
a = (1,07 ± 0,07) × 10 6 [W]
b = (28,9 ± 1,8) × 10 - 3 [s]
3. W wyniku obliczeń stałych proporcjonalności różnymi metodami uzyskaliśmy wartości, których porównanie dało błąd względny procentowy D = 13,5%. 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.
6