Wyniki pomiarów.
a) Pomiar rezystancji opornika R1:
R [Ω] |
a [cm] |
R1 [Ω] |
50 |
33,5 |
25,19 |
60 |
25 |
20,00 |
63 |
30 |
27,00 |
49 |
35 |
26,38 |
38 |
40 |
25,33 |
31 |
45 |
25,36 |
23 |
50 |
23,00 |
16 |
55 |
19,56 |
12 |
60 |
18,00 |
10,2 |
65 |
18,94 |
b) Pomiar rezystancji opornika R2:
R [Ω] |
a [cm] |
R3 [Ω] |
100 |
25 |
33,33 |
81 |
30 |
34,71 |
62 |
35 |
33,38 |
49 |
40 |
32,67 |
43 |
45 |
35,18 |
35 |
50 |
35,00 |
28 |
55 |
34,22 |
23 |
60 |
34,50 |
19 |
65 |
35,29 |
14 |
70 |
32,67 |
c) Pomiar rezystancji oporników połączonych szeregowo Rsz:
R [Ω] |
a [cm] |
Rsz [Ω] |
30 |
66 |
58,24 |
32 |
65 |
59,43 |
34 |
63,4 |
58,90 |
36 |
62,3 |
59,49 |
38 |
61,3 |
60,19 |
40 |
58,2 |
55,69 |
42 |
57,2 |
56,13 |
44 |
57 |
58,33 |
46 |
55,2 |
56,68 |
48 |
54,1 |
56,58 |
d) Pomiar rezystancji oporników połączonych równolegle Rr:
R [Ω] |
a [cm] |
Rr [Ω] |
30 |
32 |
14,12 |
32 |
31,1 |
14,44 |
34 |
30 |
14,57 |
R [Ω] |
a [cm] |
Rr [Ω] |
36 |
29 |
14,70 |
38 |
28 |
14,78 |
40 |
25,6 |
13,76 |
42 |
25,1 |
14,07 |
44 |
24,5 |
14,28 |
46 |
24 |
14,53 |
48 |
23 |
14,34 |
Opracowanie wyników pomiarów.
Wartość szukanego oporu
liczyłam za każdym razem z wzoru
, długość drutu wzorcowego wynosiła
;
Dla każdego z badanych oporników przeprowadziłam
pomiarów, zatem wartość średnią liczyłam z wzoru
, natomiast niepewność pomiaru oporu przyjęłam jako niepewność standardową typu A i liczyłam ją z wzoru
;
- dla opornika
otrzymałam wartości
,
;
- dla opornika
otrzymałam wartości
,
.
Analogiczne obliczenia przeprowadziłam dla połączeń szeregowego i równoległego badanych oporników, a korzystając przy tym z tych samych wzorów, co w poprzednim punkcie otrzymałam następujące wartości:
- dla połączenia szeregowego oporników otrzymałam wartości
,
;
- dla połączenia równoległego oporników otrzymałam wartości
,
;
Wartość oporu zastępczego dla połączenia szeregowego obliczyłam z wzoru na połączenie szeregowe oporników
, w tym wypadku
, otrzymałam wartość
;
Niepewność wyznaczenia oporu zastępczego obliczyłam na podstawie prawa przenoszenia niepewności pomiarowych - w tym wypadku przyjmuje ono postać
, otrzymana przeze mnie wartość niepewności wynosi
;
Wartość oporu zastępczego dla połączenia równoległego obliczyłam również z wzoru na połączenie równoległe oporników
, w tym wypadku
, czyli
, otrzymałam wartość
Niepewność wyznaczenia oporu zastępczego obliczyłam na podstawie prawa przenoszenia niepewności pomiarowych - dla tego połączenia przyjmuje ono postać
, otrzymana przeze mnie tą metodą wartość niepewności wynosi
Otrzymane przeze mnie dwiema metodami wartości rezystancji zastępczych dla połączenia szeregowego i równoległego zostały zebrane w poniższej tabeli w celu sprawdzenia czy wartości otrzymane na drodze teoretycznej (z wzorów na opory zastępcze) odpowiadają wartościom zmierzonym doświadczalnie:
|
Wartość doświadczalna |
Wartość teoretyczna |
Rsz [Ω] |
57,96 |
56,97 |
u(Rsz) [Ω] |
0,50 |
1,13 |
Rr [Ω] |
14,36 |
13,69 |
u(Rr) [Ω] |
0,10 |
0,66 |
Wnioski.
W przeprowadzonym doświadczeniu badałam mostek Wheatstone'a w celu zapoznania się z praktycznym zastosowaniem praw Kirchhoffa i sprawdzeniem zależności określających opór zastępczy dla połączeń szeregowych i równoległych. Szukane opory wyznaczałam za każdym razem z wzoru
, a następnie liczyłam wartości średnie korzystając z zależności
. Podobnie liczyłam niepewności korzystając z wzoru na odchylenie standardowe
. W opracowaniu porównałam wartości rezystancji zastępczych dla połączenia szeregowego i równoległego otrzymanych przez nas dwiema metodami - z pomiaru bezpośrednio w doświadczeniu i z wzorów na rezystancję zastępczą układu oporników (równoległego i szeregowego). Porównanie tych wartości jak i ich niepewności wyznaczeń zostało zamieszczone w tabeli (w punkcie h opracowania). Widać z niej, że wartości obliczone doświadczalnie dla połączenia równoległego i równoległego bardzo dobrze zgadzają się z wynikami otrzymanymi na drodze teoretycznej w granicach niepewności pomiarowych. Na wynik moich pomiarów miała wpływ nieuwzględniona rezystancja przewodów oraz dokładność pomiaru długości.