Nr ćwiczenia	Wyznaczanie charakterystyki oporu różnych przewodników				Ocena przygotowania teoretycznego.
17
Nr zespołu	Nazwisko i imię					Ocena za sprawozdanie.
9	Bieszczad Paweł
Data	Wydział	Rok	Grupa			UWAGI :
28.03.2000	EAI i E	I	I

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie charakterystyki oporu różnych przewodników

Wiadomości teoretyczne:

Napięcie elektryczne, jest to różnica potencjału elektrostatycznego pomiędzy dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Napięcie elektryczne równe jest liczbowo pracy potrzebnej do przemieszczenia jednostkowego ładunku elektrycznego pomiędzy tymi punktami.

Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt (V), a do jego pomiaru stosuje się woltomierze.

Natężenie prądu elektrycznego, jest to wielkość skalarna (skalar) charakteryzująca przepływ prądu elektrycznego. Określa sumę ładunku elektrycznego Q przepływającego przez przewodnik w jednostce czasu:
lub, dla prądów zmiennych w czasie, natężenie chwilowe wyraża się wzorem:

Natężenie prądu elektrycznego wyraża się w amperach (A), a do pomiaru wykorzystuje się przyrządy zwane amperomierzami.

Oporność elektryczna właściwa, to wielkość charakteryzująca własności elektryczne materiału. Jest to oporność elektryczna opornika (opornik elektryczny) wykonanego z jednorodnego kawałka danego materiału o stałym jednostkowym polu przekroju i jednostkowej długości. Ze względu na oporność elektryczną właściwą materiały dzieli się na: przewodniki, izolatory, zwane inaczej dielektrykami i półprzewodniki (o zmiennych opornościach właściwych).

Przewodnictwo elektryczne, zjawisko przepływu ładunków elektrycznych (prąd elektryczny) pod wpływem pola elektrycznego. Pod względem mechanizmu mikroskopowego przewodnictwo elektryczne dzieli się na elektronowe (zachodzi w metalach i półprzewodnikach), jonowe (w gazach, cieczach i kryształach jonowych) oraz mieszane (w plazmie).

Gęstość prądu elektrycznego, wielkość wektorowa j, której wartość bezwzględna równa jest

gdzie I - natężenie prądu elektrycznego płynącego przez prostopadły do kierunku przepływu element powierzchni ds. Wektor gęstości prądu elektrycznego jest antyrównoległy do kierunku ruchu ładunków ujemnych. Gęstość prądu elektrycznego wyraża się w A/m².

Koncentracja jest to stosunek całkowitej ilości nośników do objętości przewodnika.

Prędkość unoszenia dana jest wzorem:

gdzie E - natężenie pola elektrycznego

- średnia droga swobodna elektronu między zderzeniami

- prędkość średnia elektronów

Prawo Ohma - Opór rozważanego przewodnika jest zawsze taki sam, niezależnie od wielkości przyłożonego napięcia w celu zmierzenia go.

U=IR

Prawo to nie stosuje się jednak do wszystkich przewodników. Dla wszystkich słuszny jest jednak:

Prawo Ohma w postaci całkowej ma następującą postać:

natomiast w postaci różniczkowej:

gdzie: δ - przewodnictwo właściwe materiału

A - powierzchnia przewodnika

x - grubość przewodnika

a
- opór właściwy przewodnika oraz:

Prawa Kirchhoffa to dwa podstawowe prawa dotyczące przepływu prądu stałego w obwodach:

I prawo Kirchhoffa: wektorowa suma wszystkich natężeń prądu dopływających do punktu rozgałęzienia w obwodzie elektrycznym równa jest zeru (inaczej: suma natężeń prądów wpływających do punktu rozgałęzienia równa jest sumie natężeń prądów wypływających).

II prawo Kirchhoffa: suma spadków napięcia w każdym zamkniętym obwodzie elektrycznym równa jest zewnętrznej sile elektromotorycznej SEM działającej na ten obwód.

Transformator jest to urządzenie elektrotechniczne służące do przenoszenia energii elektrycznej prądu zmiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego. Transformator zbudowany jest z dwóch cewek (uzwojeń) nawiniętych na wspólny rdzeń.

Zmiany strumienia magnetycznego stowarzyszonego z prądem płynącym przez pierwszą cewkę (tzw. uzwojenie pierwotne) indukują przepływ prądu elektrycznego w drugiej cewce (tzw. uzwojeniu wtórnym). Głównym parametrem użytkowym transformatora jest tzw. przekładnia, czyli stosunek liczby zwojów w uzwojeniu pierwotnym
do liczby zwojów w uzwojeniu wtórnym
.

Dla idealnego transformatora, przy założeniu stuprocentowej sprawności transformacji energii,

tj. gdy

(gdzie: U₁ - napięcie w uzwojeniu pierwotnym, I₁ - natężenie prądu w uzwojeniu pierwotnym, U₂, I₂ - analogiczne wielkości dla uzwojenia wtórnego), napięcie i natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym określone jest przez równanie:

Autotransformator jest to transformator z regulowaną przekładnią i posiadający tylko jedno stałe uzwojenie.

Woltomierz - miernik elektryczny służący do pomiaru napięcia, włączany równolegle do obwodu elektrycznego. Zbudowany jest z odpowiednio wyskalowanego mikroamperomierza i dużego opornika elektrycznego. Pomiar odbywa się poprzez wyznaczenie natężenia prądu płynącego przez woltomierz, który charakteryzuje się znaczną opornością wewnętrzną. W zależności od zastosowania rozróżnia się woltomierze prądu zmiennego i woltomierze prądu stałego. Im większy jest opór wewnętrzny woltomierza tym pomiar jest dokładniejszy.

Amperomierz - przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego. Amperomierz podłącza się szeregowo do obwodu elektrycznego. Ze względu na zakres mierzonych natężeń wyróżnia się mikro- amperomierze, mili-amperomierze albo kilo-amperomierze. Im opór amperomierza jest mniejszy tym pomiar jest dokładniejszy.

---