I. Część teoretyczna

Prawo Joulea-Lenza - fundamentalne prawo elektrostatyki, głoszące:
ilość energii cieplnej [Q] wydzielonej przez przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny, jest równa iloczynowi napięcia na końcach przewodnika [U], natężenia przepływającego prądu [I] i czasu jego przepływu [t].

Wzorem można je przedstawić następująco:

Q = U I t

Gdzie:

Q - ciepło wydzielone

U - napięcie między końcami przewodnika

I - natężenie prądu w przewodniku

t - czas przepływu określonego ładunku

Korzystając z prawa Ohma, otrzymujemy jego najczęściej spotykaną postać w literaturze:

Q = I² R t

Gdzie:
R - przeciwdziałanie, jakie stawia prądowi przewodnik, czyli popularny opór

Porównując powyższe wzory otrzymujemy:

U = I • R

Dowód tej równości, potwierdzi nam również prawo Joulea-Lenza, z czego mam zamiar skorzystać w mojej pracy.

II. Opis doświadczenia

1. Cel:

- udowodnienie prawa Joulea-Lenza.

2. Materiały:
- amperomierz

- woltomierz

- stoper

- przewody

- oporniki o oporze 98.9 Ω; 10 Ω

- źródła napięcia: 1,4V ; 4V ; 8V

3. Wykonanie:

- montaż poniższego układu,

- podłączanie kolejnych źródeł napięcia i oporników,

- zanotowanie wyników pomiarów.

III. Dane i otrzymane wyniki

Dane:

Napięcie 1 = 1,3V V₁

Napięcie 2 = 4V V₂

Napięcie 3 = 8V V₃

Opornik 1 = 98,9Ω Ω₁

Opornik 2 = 10Ω Ω₂

Wyniki:

Wartości Natężenia	Napięcie1 = 1,3V	Napięcie 2 = 4V	Napięcie 3 = 8V
Opornik 1	15mA	38mA	78mA
Opornik 2	110mA	370mA	770mA

IV. Opracowanie wyników oraz wnioski

Udowadniam prawo Joulea-Lenza posługując się otrzymanym w punkcie I wzorem:

U = I • R

Kolejno do obwodu podłączałem napięcia 1,3V; 4V; 8V oraz oporniki 10 Ω; 98.9 Ω, tak aby uzyskać maksymalną ilość kombinacji ich ułożenia.

Dzięki temu miałem możliwie dużo wyników poszczególnych natężeń.

Obliczenia teoretyczne: Pomiar faktyczny:

I. 1,4 = I₁ • 98.9 I₁ = 0,014155...A ~ 14mA 15mA

II 4 = I₂ • 98,9 I₂ = 0,04044...A ~ 40mA 38mA

III 8 = I₃ • 98,9 I₃ = 0,08088...A ~ 80mA 78mA

IV 1,4 = I₄ • 10 I₄ = 0,14A = 140mA 110mA

V 4 = I₅ • 10 I₅ = 0,4A = 400mA 370mA

VI 8 = I₆ • 10 I₆ = 0.8A = 800mA 770mA

Różnice:
pomiar - teoria = błąd

I 15mA - 14mA = +1mA

II 38mA - 40mA = -2mA

III 78mA - 80mA = -2mA

IV 110mA - 140mA = - 30mA

V 369mA - 400mA = -31mA

VI 771mA - 800mA = -29mA

Już na pierwszy rzut oka widzimy, że wyniki pomiarów które otrzymaliśmy nie są identyczne z tymi, które obliczyliśmy teoretycznie. Widzimy również, że błąd pomiarowy aparatury potęgowany jest przez opornik, zgodnie z zależnością: im mniejszy opór, tym większy błąd pomiaru.

Z powodu powyższych trudności i błędów, nie udało mi się jednoznacznie potwierdzić prawa Joulea-Lenza w moim domu, jednakże widać mimo to, że zależność między poszczególnymi wartościami wzoru naprawdę zachodzi.

Podsumowując wymienię jeszcze raz czynniki utrudniające jednoznaczne potwierdzenie powyższego prawa:
- przewodniki wykorzystane do łączenia poszczególnych elementów układu, nie są idealne dlatego posiadają swój własny (chociaż pomijalnie mały) opór.

- aparatura użyta do pomiarów nie jest niestety najwyższej jakości, przez co jej pomiary nie są dość precyzyjne.

Nazwa: Wartość: Oznaczenie:

A

R

V

Prawo Ohma

R = U/I

---