Raport

Przygotowała: XXX

Rok studiów: 1

Kierunek: Fizyka Techniczna

Spis treści

Badanie I

Celem tego badania było przeprowadzenie doświadczenia polegającego na przepuszczeniu przez żarówkę o mocy 40W, prąd o natężeniu I i mierzeniu spadku jej napięcia.

Wyniki zostały zebrane w tabeli (Il.1.) i przedstawione na wykresie. (Il.2.)

napięcie	natężenie
U [V]	I [mA]
0,288	2,97
0,532	5,51
0,685	7,05
1,000	10,15
1,275	12,71
1,613	15,66
2,113	19,62
2,67	23,49
3,25	27,01
3,802	29,90

Il. 1. tabela wyników pomiarów elektrycznych żarówki o mocy 40 W.

Przy wyższych napięciach żarówka się rozgrzewa i jej opór elektryczny R mocno rośnie, przestając być stałym parametrem w prawie Ohma:

U= I · R

Widać to dobrze na poniższym wykresie. Niestety nasze badanie, tak jak każde obarczone jest pewnym błędem pomiarowym; na wykresie zaznaczono je kolorem jasnoniebieskim; a wynosił on:

Dla pomiaru napięcia: 20 mV, a dla pomiaru prądu 0,2 mA.

Niepewność wyznaczania oporu R została przedstawiona w tabeli. (Il. 3 .)

Il. 2. Wykres zależności napięcia żarówki od natężenia z uwzględnionymi błędami pomiarowymi.

I[mA]	U[mV]	R=U/I
2,97	28,8	9,69697
5,51	53,2	9,655172
7,05	68,5	9,716312
10,15	100	9,852217
12,71	127,5	10,03147
15,66	161,3	10,30013
19,62	211,3	10,76962
23,49	267	11,36654
27,01	325	12,03258
29,9	380,2	12,71572

Il. 3. Tabela przedstawiająca niepewność badania oporu.

Badanie II

W kolejnym doświadczeniu badano tą samą żarówkę, ale dla szerszego zakresu natężeń i prądu.

Wyniki przedstawiono w tabeli (il. 4.) i w formie graficznego wykresu zależności. (Il.5.)

U[V]	I[A]	P[W]
0,8	0,004	0,003
3,6	0,025	0,090
6	0,034	0,204
11,5	0,045	0,518
24,3	0,059	1,434
44,8	0,075	3,360
81	0,100	8,100
124,4	0,126	15,674
171,3	0,15	25,695
220	0,171	37,620
230	0,174	40,020

Il. 4. Tabela przedstawiająca zestawienie wyników badania: napięcia V, natężenia I, mocy żarówki P.

Il. 5. Wykres obrazujący zależność napięcia żarówki od natężenia prądu.

W dalszej części naszego doświadczenia zbadaliśmy zależność między mocą a napięciem żarówki.

Opatrzyliśmy to wzorem: P= U· I. Wyniki znajdują się na wykresie (Il. 6.), a moc została już wcześniej przedstawiona w tabeli powyżej. (Il. 4.)

Il. 6. Wykres przedstawiający zależność mocy od napięcia żarówki.

Badanie III

W kolejnym doświadczeniu badano zależność natężenia prądu emisji I od napięcia pomiędzy katodą a anodą U.

W badaniu wykorzystaliśmy równanie Fowlera-Nordheima określające liniową zależność pomiędzy logarytmem naturalnym I/U2 a odwrotnością napięcia (tzw. prosta Fowlera-Nordheima).

Zestawienie otrzymanych danych zostało umieszczone w tabeli (Il. 7 .) oraz na wykresie. (Il. 8.)

I[	U[V]	I/U	ln(I/U^2)	U^2	1/U	I[A]
0,1	2069	1,2E-06	-1,063152E+01	4280761	0,000483	0,0001
0,2	2176	2,41E-06	-1,037429E+01	4734976	0,00046	0,0002
0,3	2236	3,61E-06	-1,022182E+01	4999696	0,000447	0,0003
0,4	2300	4,82E-06	-1,012140E+01	5290000	0,000435	0,0004
0,5	2354	6,02E-06	-1,004464E+01	5541316	0,000425	0,0005

Il. 7. Tabela przedstawia dane potrzebne do wykonania wykresu prostej Fowlera-Nordheima.

Il. 8. Wykres ilustrujący prostą Fowlera-Nordheima.

Spis ilustracji

Ilustracja numer1- Tabela wyników pomiarów elektrycznych żarówki o mocy 40 W.,s.3

Ilustracja numer2- Wykres zależności napięcia żarówki od natężenia z uwzględnionymi błędami pomiarowymi,s.4

Ilustracja numer3- Tabela przedstawiająca niepewność badania oporu. ,s.4

Ilustracja numer4- Tabela przedstawiająca zestawienie wyników badania: napięcia V, natężenia I, mocy żarówki P.,s.5

Ilustracja numer5- Wykres obrazujący zależność napięcia żarówki od natężenia prądu.,s.6

Ilustracja numer6- Wykres przedstawiający zależność mocy od napięcia żarówki.,s.6

Ilustracja numer7- Tabela przedstawia dane potrzebne do wykonania wykresu prostej Fowlera-Nordheima.,s.7

Ilustracja numer8- Wykres ilustrujący prostą Fowlera-Nordheima.,s.7

1

---