Krzysztof Woźniak 26.10.2012r.
L01, grupa IV
Sprawdzanie prawa Ohma dla obwodów prądu stałego
Wstęp
Czym jest prąd elektryczny
Prąd elektryczny jest uporządkowanym (skierowanym) ruchem ładunków elektrycznych. W metalach nośnikami ładunku są elektrony. Elektrony znajdujące się w paśmie przewodnictwa mogą swobodnie się przemieszczać w objętości metalu. Dlatego wszystkie metale są dobrymi przewodnikami, a prąd elektryczny w metalach jest ruchem elektronów przewodnictwa.
W konwencjonalnych półprzewodnikach w temperaturze zera bezwzględnego nie ma elektronów w paśmie przewodnictwa. Przewodzenie prądu wymaga przeniesienia elektronów z pasma walencyjnego do przewodnictwa.
W elektrolitach nośnikami ładunku są ruchliwe jony - aniony (-) i kationy (+).
W gazach nośnikami prądu są również jony.
Prawo Ohma
Sprawdzenie prawa Ohma polega na wykazaniu, że prąd płynący przez opornik lub układ oporników jest wprost proporcjonalny do wartości przyłożonego napięcia.
I = U/R
Prawo Ohma brzmi następująco:
Natężenie prądu I płynącego w przewodniku jest proporcjonalne do różnicy potencjałów (napięcia U) na jego końcach.
Opór i oporność
Rezystancja (opór), to wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego. Jednostką rezystancji jest om (Ω).
Rezystancja przewodnika o jednakowym przekroju poprzecznym do kierunku przepływu prądu jest proporcjonalna do długości przewodnika, odwrotnie proporcjonalna do przekroju i zależy od materiału, co wyraża zależność:
gdzie
l - długość przewodnika,
S - pole przekroju poprzecznego przewodnika,
ρ - opór właściwy (rezystywność) przewodnika, parametr charakteryzujący materiał.
Opór zastępczy w połączeniu szeregowym i równoległym oporników
W połączeniu szeregowym rezystancja zastępcza jest sumą poszczególnych wartości.
W połączeniu równoległym odwrotność rezystancji zastępczej jest sumą odwrotności poszczególnych wartości:
2. Pomiary
R1 |
R2 |
Poł. Szeregowe |
Poł. Równoległe |
||||
U[V] |
I[mA] |
U[V] |
I[mA] |
U[V] |
I[mA] |
U[V] |
I[mA] |
0,5 |
0,47 |
0,5 |
0,33 |
0,5 |
0,2 |
0,5 |
0,84 |
1 |
0,96 |
1 |
0,62 |
1 |
0,37 |
1 |
1,56 |
1,5 |
1,46 |
1,5 |
0,92 |
1,5 |
0,54 |
1,5 |
2,4 |
2 |
1,96 |
2 |
1,22 |
2 |
0,76 |
2 |
3,17 |
2,5 |
2,36 |
2,5 |
1,58 |
2,5 |
0,92 |
2,5 |
3,93 |
3 |
2,86 |
3 |
1,89 |
3 |
1,13 |
3 |
4,7 |
3,5 |
3,37 |
3,5 |
2,17 |
3,5 |
1,31 |
3,5 |
5,4 |
4 |
3,8 |
4 |
2,47 |
4 |
1,52 |
4 |
6,2 |
4,5 |
4,34 |
4,5 |
2,79 |
4,5 |
1,69 |
4,5 |
6,95 |
5 |
4,76 |
5 |
3,09 |
5 |
1,88 |
5 |
7,88 |
5,5 |
5,24 |
5,5 |
3,42 |
5,5 |
2,06 |
5,5 |
8,55 |
6 |
5,75 |
6 |
3,73 |
6 |
2,23 |
6 |
9,3 |
6,5 |
6,16 |
6,5 |
3,99 |
6,5 |
2,41 |
6,5 |
10,03 |
7 |
6,63 |
7 |
4,35 |
7 |
2,61 |
7 |
10,95 |
7,5 |
7,1 |
7,5 |
4,63 |
7,5 |
2,81 |
7,5 |
11,7 |
8 |
7,62 |
8 |
4,91 |
8 |
3,02 |
8 |
12,53 |
8,5 |
8 |
8,5 |
5,21 |
8,5 |
3,17 |
8,5 |
13,25 |
9 |
8,5 |
9 |
5,55 |
9 |
3,38 |
9 |
14 |
9,5 |
9 |
9,5 |
5,86 |
9,5 |
3,56 |
9,5 |
14,65 |
10 |
9,49 |
10 |
6,17 |
10 |
3,72 |
10 |
15,53 |
Suma |
|||||||
105 |
99,83 |
105 |
64,9 |
105 |
39,29 |
105 |
163,52 |
Rezystancje w kOhmach |
|||||||
R1 |
1,051788 |
R2 |
1,617874 |
Rs |
2,672436 |
Rr |
0,642123 |
|
|
|
|
Rs' |
2,669662 |
Rr' |
0,637407 |
3. Obliczenia
(policzono w MS Excel)
4. Wykres zależności I od U
5. Wnioski
Rezystancje układów były stałe, niezależnie od zadawanego napięcia.
Rezystancja oporników połączonych równolegle była mniejsza niż rezystancja pojedynczych oporników, bo:
Rezystancja oporników połączonych szeregowo była sumą rezystancji pojedynczych oporników, bo:
Wyszukiwarka