Nazwisko i imię MACIEJEWSKA EWA	Ćwiczenie E 4 Zmiana zakresów amperomierza i woltomierza
				Kierunek i rok FIZYKA II r
		Ocena z kolokwium ....................................... data podpis	Ocena ze sprawozdania ....................................... data podpis	Ocena końcowa ............................... data podpis
	dr. J.Olesik

I. CEL ĆWICZENIA:

Zmiana zakresów amperomierza i woltomierza

ZAGADNIENIA TEORETYCZNE:

1. Pomiar oporu metodą mostka Wheatstone'a

Obwód mostka Weatstone'a składa się z dwóch równolegle połączonych gałęzi ACB i ADB. Punkty A i B połączone są źródłem prądu stałego przez opornik R_z, a punkty C i D z galwanometrem lub czułym mikroamperomierzem. Oporniki R_p i R₂ mogą być dwiema częściami potencjometru dekadowego, wtedy punkt C odpowiada suwakowi potencjometru. Suma oporów R_p i R₂ jest wielkością stałą. Pomiar polega na takim dobraniu położenia punktu C, by przez galwanometr nie płynął prąd, czyli by mostek był zrównoważony. Przy zrównoważonym mostku pomiędzy punktami C i D nie ma różnicy potencjałów, a przez oporniki X₁ i R₁ płynie prąd o takim samym natężeniu I₁. Również przez oporniki R_p i R₁ płynie prąd o takim samym natężeniu I₂.

2. Budowa i zasada działania mierników prądu stałego i zmiennego

a) Amperomierz

Amperomierz jest miernikiem prądu elektrycznego, wywzorcowany w amperach ( A ) ,podłączany w badanych obwodach szeregowo.

b) Woltomierz

Woltomierz jest miernikiem napięcia elektrycznego, wywzorcowany w woltach ( V ), podłączany w badanych obwodach równolegle.

3. Mierniki prądu stałego i zmiennego.

a) Mierniki magnetoelektryczne.

Podstawową częścią miernika jest ramką R złożona z N zwojów cienkiego drutu miedzianego oraz magnes stały NS. Ramka jest osadzona na osi w łożyskach, obraca się w szczelinie. Dla zwiększenia indukcji magnetycznej, wnętrze ramki wypełniono nieruchomym rdzeniem. Rdzeń skupia linie sił pola. Miernik posiada podziałkę liniową.

b) Mierniki elektromagnetyczne.

Prąd przepływa tu przez cewkę wytwarzając w niej pole magnetyczne proporcjonalne do natężenia prądu. W skład miernika wchodzą dwa magnesy. Jeden jest zamocowany na stałe, a drugi jest osadzony na ramieniu o długości r. Podziałka jest kwadratowa. Zaletą mierników tego typu jest uniwersalność, mierzą zarówno prąd stały jak i przemienny. Do wad zaliczamy : nieliniowość podziałki i małą czułość na rozproszone pole magnetyczne.

c) Mierniki elektrodynamiczne.

Różnią się one od mierników elektromagnetycznych tym, że magnes stały jest zastąpiony elektromagnesem. Elektromagnes wytwarza pole magnetyczne o indukcji B proporcjonalnej do prądu I w jego uzwojeniach.

d) Mierniki elektrostatyczne.

Pierwowzorem jest elektrometr bezwzględny. Współczesny miernik składa się z nieruchomych płytek „ i ” , między które wciągana jest płytka „ z ” osadzona na osi O. Mierniki tego rodzaju mierzą również prąd przemienny.

4. Podział mierników ze względu na przeznaczenie :

• Mierniki prądu

• Mierniki napięcia

• Mierniki mocy

5. Zmiany zakresów

Zakres każdego miernika prądu można rozszerzyć przez zastosowanie opornika połączonego równolegle, czyli tzw. bocznika.

6. Wyprowadzenie wzorów wykorzystanych w ćwiczeniu.

Poszerzenie zakresu amperomierza

I prawa Kirhoffa

II.CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Lp.	1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.
Iw [A]	0,28	0,36	0,20	0,11	0,25	0,27	0,33	0,30	0,35
Ib [A]	0,082	0,104	0,058	0,030	0,074	0,078	0,096	0,086	0,104

1. Obliczam zakres poszerzenia amperomierza stosując metodę regresji liniowej.

Dla n = 4

Lp.			^2	^2
1.	0,082	0,28	0,006724	0,0784	0,02296	0,506944
2.	0,104	0,36	0,010816	0,1296	0,03744
3.	0,058	0,20	0,003364	0,04	0,0116
4.	0,030	0,11	0,0009	0,0121	0,0033
5.	0,074	0,25	0,005476	0,0625	0,0185
6.	0,078	0,27	0,006084	0,0729	0,02106
7.	0,096	0,33	0,009216	0,1089	0,03168
8.	0,086	0,30	0,007396	0,09	0,0258
9.	0,104	0,35	0,010816	0,1225	0,0364
n = 9

2. Obliczam zakres poszerzenia woltomierza stosując metodę regresji liniowej.

Dla n = 4

Lp.			^2	^2
1.	14	59	196	3481	826	38416
2.	19	79	361	6241	1501
3.	22	90	484	8100	1980
4.	27	109	729	11881	2943
5.	30	120	900	14400	3600
6.	12	49	144	2401	588
7.	20	80	400	6400	1600
8.	25	100	625	10000	2500
9.	13	51	169	2601	663
10.	14	53	196	2809	742
n = 10

Obliczam niepewność dla amperomierza

Zakres badanego amperomierza 0,150 [A], klasa 0,5

Zakres wzorcowego amperomierza 0,600 [A], klasa 0,5

Obliczam niepewność dla woltomierza

Zakres badanego woltomierza 0,60 [V], klasa 0,5

Zakres wzorcowego woltomierza 0,150 [V], klasa 0,5

WNIOSKI:

Celem przeprowadzonego doświadczenia była zmiana zakresów amperomierza i woltomierza, którą trzeba było przedstawić metodą regresji liniowej. Po dokonanych obliczeniach okazało się ,że zakres amperomierza uległ zmianie w następujący sposób i wynosi on

a=(3,34 ±0,06)[A], natomiast zakres woltomierza uległ zmianie w następujący sposób i wynosi on a=(4,03 ± 0,09)[V] Wyniki te obarczone są niewielkimi błędami procentowymi gdyż dla amperomierza błąd wynosi 1,8%, a dla woltomierza 2,23% oba te błędy mieszczą się w granicy 20%. W przypadku amperomierza zakres zakres był badany dla 9 pomiarów gdyż 9 pomiar został źle odczytany z miernika i okazał się błędem grubym znacznie wpływającym na otrzymane wyniki. Wystąpienie tych niewielkich błędów procentowych może być wynikiem błędu paralaksy przy odczytywaniu wskazań przyrządów pomiarowych, niewielkich spadków napięć w sieci oraz zużycia sprzętów pomiarowych.

- 7 -

R_b

I_a

---