SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM Z FIZYKI Z DNIA 14.10.1998, NR 0 PT:
„SPRAWDZANIE PRAWA OHMA”
Natężenie stałego prądu elektrycznego I, przepływającego przez przewodnik (nie zawierający dodatkowych źródeł energii) jest wprost proporcjonalne do napięcia elektrycznego U na końcach tego przewodnika:
gdzie R — opór elektryczny (wielkość stała dla danego przewodnika w stałej temperaturze).
W celu zobrazowania tej zależności połączyliśmy obwód elektryczny złożony ze źródła prądu stałego, amperomierza, opornika i woltomierza (rysunek nr 1) oraz wykonaliśmy 10 pomiarów przy 10 różnych napięciach (od 4,4 ÷ 29V) (wyniki zestawione w tabeli).
Naszym zadaniem było obliczenie błędu urządzeń pomiarowych (na podstawie klas i zakresów) oraz błędu względnego pomiaru oporności opornika za pomocą następujących wzorów:
Lp. |
U [V] |
I [A] |
R [Ω] |
1 |
4,4 |
0,024 |
189,3 ± 14,3 |
2 |
6,4 |
0,034 |
188.235 ± 9,9 |
3 |
17,4 |
0,93 |
187,1 ± 3,4 |
4 |
19,4 |
0,105 |
184,8 ± 6,8 |
5 |
21,4 |
0,115 |
186,1 ± 6,2 |
6 |
22,4 |
0,120 |
186.7 ± 5.9 |
7 |
24,4 |
0,130 |
187,7 ± 5,2 |
8 |
25,7 |
0,137 |
187,6 ± 5,2 |
9 |
26,4 |
0,140 |
188,6 ± 5,1 |
10 |
29,0 |
0,155 |
187,1 ± 4,5 |
Błąd systematyczny woltomierza wynosi: 0,15 V przy zakresie do 30 V (klasa woltomierza: 0,5), a amperomierza: 0,001 A, dla zakresu 0,1 A (pierwsze 3 pomiary) oraz 0,003 A dla zakresu 0,3 A (pozostałe pomiary) (klasa amperomierza: 1). Dla dwóch ostatnich pomiarów błąd ΔR wynosi odpowiednio 5,09 Ω i 4,49 Ω. Wartości otrzymane podczas pomiarów (patrz tabela) zostały zobrazowane na poniższym wykresie sporządzonym na komputerze.
Linia prosta obrazuje teoretycznie bezbłędną zależność R od poszczególnych wartości I w stosunku do U. Kółka oznaczają wyniki poszczególnych pomiarów. Błędy tych pomiarów należy interpretować za pomocą składowych ich odległości od prostej względem osi I (czyli X), oraz osi U (czyli Y). Po rozrzucie wyników na wykresie można dojść do wniosku, że nasze pomiary były dość dokładne, z wyjątkiem jednego, który został natychmiast odrzucony przez komputer.
Rysunek nr 1