POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI		Sprawozdanie z ćwiczenia nr 100a oraz 100b
Łukasz Kopeć		Temat: Wyznaczanie objętości ciała stałego. Podstawowe pomiary elektryczne.
Wydział: Elektryczny	Rok: II	Data: 22.10.2010	Ocena:
				Kierunek: AiR

Ćwiczenie nr 100A (wyznaczanie objętości ciała stałego).

1. Cel ćwiczenia:

• Zapoznanie się z podstawowymi narzędziami inżynierskimi (śruba mikrometryczna, suwmiarka), sposobem pomiaru za pomocą tych przyrządów oraz niedokładnościami przyrządów.

• Wyznaczenie: objętości walca, niepewności pomiaru, niepewności względnej.

• Analiza otrzymanych wyników i nauka pisania sprawozdań laboratoryjnych.

2. Spis przyrządów:

- suwmiarka,

- śruba mikrometryczna,

- mierzony element (metalowy walec).

3. Pomiary:

• Pomiary wykonano za pomocą suwmiarki i śruby mikrometrycznej. Wysokość walca zmierzono suwmiarką, natomiast jego średnicę śrubą mikrometryczną. Każdego pomiaru dokonano dziesięciokrotnie.

Wyniki pomiarów:

Lp.	Wysokość (h) [mm]
1.	29,70
2.	29,80
3.	29,90
4.	30,00
5.	30,00
6.	29,75
7.	30,00
8.	29,97
9.	29,70
10.	29,75

Tabela 1. Wyniki pomiarów wysokości walca dokonanych za pomocą suwmiarki o dokładności 0,05mm

Lp.	Średnica [mm]
1.	25,00
2.	25,25
3.	25,20
4.	25,00
5.	25,23
6.	25,30
7.	25,28
8.	25,25
9.	25,09
10.	25,38

Tabela 2. Wyniki pomiarów średnicy walca dokonanych za pomocą śruby mikrometrycznej o dokładności 0,01mm

4.Wzory i obliczenia:

• 
  - średnia arytmetyczna

a) Wysokość walca:

b) Średnica walca:

• 
  - odchylenie standardowe pojedynczego pomiaru

a) Wysokość walca:

b) Średnica walca:

• 
  - odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

OBJĘTOŚĆ WALCA

Obliczamy wartość niepewności złożonego pomiaru (metodą różniczki zupełnej):

Dla naszych obliczeń:

y- objętość V

x₁- wysokość walca h

x₂- średnica walca d

niepewność bezwzględna:

(gdzie
i
to dokładności naszych mierników)

Niepewność względna:

WNIOSKI:

Po dokonaniu pomiarów można wywnioskować, że ważną rolę odgrywa osoba mierząca dany obiekt oraz dokładność przyrządu, którym się posługujemy podczas pomiarów. Większa liczba pomiarów pozwala nam dokładniej obliczyć wartość średnią wielkości danego obiektu.

Ochylenie standardowe pomiaru jest niewielkie, a wynika ono z niedokładności pomiarów- od osoby mierzącej obiekt oraz niedokładności przyrządów mierniczych.

Ćwiczenie nr 100B(podstawowe pomiary elektryczne).

1. Cel ćwiczenia:

• Zapoznanie się z podstawowymi pomiarami elektrycznymi na przykładzie pomiaru wartości oporu włókna żarówki.

2. Spis przyrządów:

• Zestaw z opornikami i żarówką wraz z gniazdami montażowymi

• Zasilacz stabilizowany

• Multimetr Master M890G (x 2 - woltomierz oraz amperomierz)

Dokładność ± 0,5 % rdg + 1 dgt dla pomiarów napięcia

± 1,2 % rdg + 1 dgt dla pomiarów prądu

3. Schemat pomiarowy:

4. Przebieg ćwiczenia:

- pomiar wartości wskazania woltomierza oraz amperomierza, przy zmienianiu wartości napięcia nastawnego z zasilacza

Lp.	Unast.[V]	Izm[mA]	Izm[mA]	Uzm[V]	Uzm[V]	Robl.[ ]	Robl.[ ]
1.	3	45,5	0,6	3,08	0,1	67,7	3,09	0,24
2.	4,5	54,1	0,7	4,51	0,1	83,4	0,79	0,01
3.	6	65,2	0,9	6,02	0,1	92,33	0,18	0,01
4.	7,5	73,8	1,0	7,50	0,1	101,63	0,00	0,00
5.	12	95,3	1,2	11,83	0,2	124,13	0,00	0,00

Tabela 1. Tabela wartości zmierzonych oraz wartości obliczonych.

Pomiary napięcia zostały wykonane przy zakresie 20V, natomiast pomiary prądu przy zakresie 200mA

Obliczenia:

Do pomiarów służył nam Multimetr Master M890G. Jego dokładność oznacza się jako:

• ΔU = ± 0,5% rdg + 1 dgt (dla woltomierza)

• ΔI = ± 1,2 % rdg + 1 dgt (dla amperomierza)

Przykładowe obliczenia do tabeli 1. :

1. Niepewność pomiaru napięcia prądu

ΔU= ±0,5%rdg + 1dgt
np. dla pomiaru nr 1:
0,5%rdg: 0,005*3,08=0,0154[V]

1dgt: 0,1

ΔU=0,005*3,08+0,1=0,11154[V]
zaokrąglamy do 2 miejsc znaczących, do daje wynik ΔU=0,1 [V]

2. Niepewność pomiaru natężenia prądu

ΔI= ±1,2%rdg + 1dgt

np. dla pomiaru nr 1 :
1,2%rdg: 0,012*45,5=0,546[mA]

1dgt: 0,1

ΔI=0,012*45,5+0,1=0,646 [mA]

zaokrąglamy do 1 miejsca znaczącego, co daje wynik ΔI=0,6 [mA]

3. Rezystancja opornika

np. dla pomiaru nr 1 :

4. Niepewność bezwzględna wyznaczonej rezystancji
(metoda różniczki zupełnej)

np. dla pomiaru nr 1

5. Niepewność względna wyznaczonej rezystancji
(metoda różniczki logarytmicznej)

np. dla pomiaru nr 1

Rys. Zależność natężenia od napięcia

Wnioski

- Otrzymane wyniki potwierdzają prawo Ohma, które mówi, że opór to zależność liniowa pomiędzy natężeniem a napięciem prądu;

- Niepewność pomiaru jest niewielka. Stanowi ok. 0,1% wartości rezystancji, a wraz ze wzrostem napięcia maleje. Największy udział ma w niej niepewność pomiaru napięcia prądu;

- Rezystancja żarówki zwiększa się znacznie wraz ze wzrostem napięcia nastawianego na zasilaczu- zgodnie z prawej Ohma, w którym rezystancja jest iloczynem napięcia oraz natężenia prądu.

- Można zauważyć, że napięcie, które zmierzyliśmy woltomierzem, różni się od tego, które ustawiliśmy na zasilaczu. Jest to spowodowane niedokładnością przyrządów pomiarowych- w tym przypadku woltomierza.

- Aby uzyskać bardziej precyzyjny wynik, należałoby użyć do pomiarów napięcia woltomierza o dokładniejszych wskazaniach.

---