Wrocław, dn. 16 kwietnia 2008 roku

Wydział Chemiczny

Termin zajęć: czwartek 7³⁰ - 9⁰⁰

SPRAWOZDANIE

TEMAT: ELEMENTY LINIOWE I NIELINIOWE OBWODÓW ELEKTRYCZNYCH (ćwiczenie 3).

1. Cel ćwiczenia.

• zapoznanie się z elementami liniowymi i nieliniowymi;

• pomiar napięcia, natężenia prądu oraz rezystancji;

• opracowanie wyników pomiarów bezpośrednich i pośrednich.

2. Schemat układu pomiarowego.

Rys. 1 Schemat układu do pomiaru rezystancji statycznej i przyrostowej.

Objaśnienie symboli:

R_Z - rezystor zmienny;

A - amperomierz; I_A - natężenie zmierzone przez amperomierz;

V - woltomierz; R_V - rezystancja wewnętrzna woltomierza;

R_X - opornik; U_X - napięcie; I_X - natężenie prądu.

Rys. 2 Schemat układu do bezpośredniego pomiaru rezystancji.

Objaśnienie symboli:

Ω - omomierz;

R_X - opornik.

3. Spis przyrządów pomiarowych.

• woltomierz METEX 4640A (∆U = 0,05%rdg+3dgt dla U_zakres = 200mV
  i ∆U = 0,5%rdg+3dgt dla U_zakres=20V)

• miliamperomierz METEX 4640A (∆I=0,3%rdg+3dgt dla I_zakres = 20mA)

• woltomierz METEX 3860D (∆U = 0,3%rdg+1dgt)

• omomierz METEX 4640A (∆R = 0,2%rdg+5dgt dla R_zakres = 200Ω)

4. Tabele pomiarowe.

TABELA NR 1. Bezpośredni pomiar napięcia i natężenia prądu dużego, brązowego rezystora.

R_Z = 1kΩ; I_o = 110[mA]

Lp.	IA	∆IA	δIA	IA ± ∆IA	UV	∆UV	δUV	UV ± ∆UV
		mA	mA	%	Ma	V	V	%	V
1.	1,358	0,0071	0,53	1,3580 ± 0,0071	0,12061	0,00064	0,53	0,12061 ± 0,00064
2.	1,810	0,009	0,50	1,810 ± 0,009	0,16073	0,0009	0,56	0,1608 ± 0,0009
3.	2,721	0,012	0,44	2,721 ± 0,012	0,239	0,0042	1,76	0,2390 ± 0,0042
4.	3,170	0,013	0,41	3,170 ± 0,013	0,279	0,0044	1,56	0,2790 ± 0,0044
5.	4,078	0,016	0,39	4,078 ± 0,016	0,359	0,005	1,39	0,359 ± 0,005
6.	4,535	0,017	0,37	4,535 ± 0,017	0,400	0,005	1,25	0,400 ± 0,005
7.	5,444	0,02	0,37	5,44 ± 0,02	0,480	0,0054	1,13	0,4800 ± 0,0054
8.	5,890	0,021	0,36	5,890 ± 0,021	0,520	0,006	1,15	0,520 ± 0,006
9.	6,800	0,024	0,35	6,800 ± 0,024	0,601	0,0061	1,01	0,6010 ± 0,0061
10.	7,255	0,025	0,34	7,255 ± 0,025	0,641	0,0063	0,98	0,6410 ± 0,0063
11.	8,169	0,03	0,37	8,17 ± 0,03	0,722	0,007	0,97	0,722 ± 0,007
12.	8,615	0,03	0,35	8,62 ± 0,03	0,762	0,007	0,92	0,762 ± 0,007
13.	9,518	0,032	0,34	9,518 ± 0,032	0,842	0,0073	0,87	0,8420 ± 0,0073
14.	9,972	0,033	0,33	9,972 ± 0,033	0,883	0,0075	0,85	0,8830 ± 0,0075

Objaśnienie symboli:

I_A - natężenie prądu zmierzone przez miliamperomierz;

U_V - napięcie zmierzone przez woltomierz;

∆I_A, ∆U_V - niepewności bezwzględne;

δI_A, δU_V - niepewności względne.

wykr.1: Charakterystyka prądowo - napięciowa.

TABELA NR 2. Rezystancja statyczna dużego, brązowego rezystora.

Lp.	IA	RS	∆RS	δRS	RS ± ∆RS
		mA	Ω	Ω	%	Ω
1.	1,358	88,9	0,5	0,56	88,9 ± 0,5
2.	1,810	88,81	0,45	0,51	88,81 ± 0,45
3.	2,721	87,84	1,93	1,97	87,84 ± 1,9
4.	3,170	88,02	1,75	1,99	88,02 ± 1,7
5.	4,078	88,1	1,6	1,82	88,1 ± 1,6
6.	4,535	88,21	1,44	1,63	88,21 ± 1,4
7.	5,444	88,18	1,32	1,50	88,18 ± 1,3
8.	5,890	88,29	1,33	1,51	88, 29 ± 1,3
9.	6,800	88,39	1,21	1,37	88,39 ± 1,2
10.	7,255	88,4	1,2	1,36	88,4 ± 1,2
11.	8,169	88,4	1,2	1,36	88,4 ± 1,2
12.	8,615	88,46	1,13	1,28	88,46 ± 1,1
13.	9,518	88,5	1,1	1,25	88,5 ± 1,1
14.	9,972	88,55	1,05	1,19	88,55 ± 1,0
Uśrednienie:		88,37	1,23	1,39	88,37 ± 1,2

TABELA NR 3. Rezystancja przyrostowa dużego, brązowego rezystora.

Lp.	IP	∆IP	UP	∆UP	RP	∆RP	δRP	RP ± ∆RP
	mA	mA	V	V	Ω	Ω	%	Ω
1.	0,452	0,0081	0,04012	0,0008	88,8	3,4	3,83	88,8 ± 3,4
2.	0,911	0,011	0,07827	0,003	85,9
3.	0,449	0,013	0,04	0,0041	89,1
4.	0,908	0,015	0,08	0,005	88,1
5.	0,457	0,017	0,041	0,005	89,7
6.	0,909	0,019	0,08	0,0052	88,0
7.	0,446	0,021	0,04	0,0057	89,7
8.	0,91	0,023	0,081	0,0061	89,0
9.	0,455	0,025	0,04	0,0062	87,9
10.	0,914	0,028	0,081	0,0067	88,6
11.	0,446	0,03	0,04	0,007	89,7
12.	0,903	0,031	0,08	0,0072	88,6
13.	0,454	0,033	0,041	0,0074	90,3

Objaśnienie symboli:

I_A - natężenie prądu zmierzone przez miliamperomierz;

I_P - natężenie przyrostowe;

U_P - napięcie przyrostowe;

R_S - rezystancja statyczna;

R_P - rezystancja przyrostowa;

∆I_P, ∆U_P, ∆R_S, ∆R_P - niepewności bezwzględne;

δR_S, δR_P - niepewności względne.

TABELA NR 4. Bezpośredni pomiar napięcia i natężenia prądu żarówki.

R_Z = 1kΩ; I_o = 110[mA]

Lp.	IA	∆IA	δIA	IA ± ∆IA	UV	∆UV	δUV	UV ± ∆UV
		mA	mA	%	Ma	V	V	%	V
1.	8,15	0,027	0,33	8,15 ± 0,027	0,0045	0,031	667,1	0,0045 ± 0,031
2.	10,05	0,033	0,33	10,05 ± 0,033	0,0055	0,033	545,9	0,0055 ± 0,033
3.	19,58	0,061	0,32	19,58 ± 0,061	1,08	0,034	3,2	1,08 ± 0,034
4.	29,1	0,090	0,31	29,1 ± 0,090	1,612	0,038	2,3	1,612 ± 0,038
5.	38,64	0,11	0,31	38,64 ± 0,11	2,138	0,040	1,9	2,138 ± 0,040
6.	48,15	0,14	0,31	48,15 ± 0,14	2,664	0,043	1,6	2,664 ± 0,043
7.	57,62	0,17	0,30	57,62 ± 0,17	3,189	0,045	1,4	3,189 ± 0,045
8.	67,13	0,20	0,31	67,13 ± 0,20	3,716	0,048	1,3	3,716 ± 3,716
9.	70,58	0,21	0,30	70,58 ± 0,21	3,907	0,049	1,2	3,907 ± 3,907
10.	78,38	0,23	0,30	78,38 ± 0,23	4,339	0,051	1,1	4,339 ± 4,339
11.	89,25	0,27	0,30	89,25 ± 0,27	4,732	0,053	1,1	4,732 ± 4,732
12.	98,72	0,29	0,30	98,72 ± 0,29	5,472	0,057	1,0	5,472 ± 5,472
13.	99,23	0,30	0,30	99,23 ± 0,30	5,5	0,057	1,0	5,5 ± 5,5
14.	100,64	0,30	0,30	100,64 ± 0,30	5,626	0,058	1,0	5,626 ± 5,626

Objaśnienie symboli:

I_A - natężenie prądu zmierzone przez miliamperomierz;

U_V - napięcie zmierzone przez woltomierz;

∆I_A, ∆U_V - niepewności bezwzględne;

δI_A, δU_V - niepewności względne.

wykr.2: Charakterystyka prądowo - napięciowa.

TABELA NR 5. Rezystancja statyczna żarówki.

Lp.	IA	RS	∆RS	δRS	RS ± ∆RS
		mA	Ω	Ω	%	Ω
1.	1,26	0,035	0,027	76,71	0,035 ± 0,027
2.	1,97	0,027	0,018	64,59	0,027± 0,018
3.	2,92	3,6	0,38	10,32	3,6 ± 0,38
4.	3,44	4,61	0,47	10,23	4,61 ± 0,47
5.	4,4	4,8	0,49	10,19	4,8 ± 0,49
6.	4,92	5,4	0,55	10,16	5,4 ± 0,55
7.	5,9	5,4	0,54	10,14	5,4 ± 0,54
8.	6,39	5,8	0,58	10,13	5,8 ± 0,58
9.	7,37	5,3	0,53	10,12	5,3 ± 0,53
10.	7,87	5,5	0,55	10,11	5,5 ± 0,55
11.	8,91	5,3	0,53	10,11	5,3 ± 0,53
12.	9,35	5,8	0,59	10,10	5,8 ± 0,59
13.	10,38	5,2	0,53	10,10	5,2 ± 0,53
14.	10,79	5,2	0,52	10,10	5,2 ± 0,52

TABELA NR 5. Pomiar bezpośredni rezystancji: rezystora i żarówki.

Lp.	Nazwa	Rx	∆Rx	δRx	Rx ± ∆Rx
				Ω	Ω	%	Ω
1.	Rezystor	88,77	0,23	0,26	88,77 ± 0,23
2.	Żarówka	55,9	0,07	1,02	55,9 ± 0,07

Objaśnienie symboli:

R_x - rezystancja badanego przedmiotu;

∆R_x - niepewność bezwzględna;

δR_x - niepewność względna.

Wnioski i spostrzeżenia.

Punktu pomiaru charakterystyki prądowo - napięciowej układają się za każdym razem wzdłuż prostej więc możemy przewidzieć położenie dalszych punktów pomiaru. Nie jestem w stanie stwierdzić dlaczego na wszystkich wykresach punkty pomiarowe układają się w grupy (po 2 obok siebie) może to wynikać z czystego przypadku podczas pomiaru natężenia i napięcia lub regulacji płynnej. Zaskakujący jest również wykres przedstawiający Wykres rezystancji przyrostowej gdyż spodziewałem się tutaj również liniowego przebiegu charakterystyki okazuje się jednak, że wykres wynikający z tabeli pomiarowej 3 przypomina bardziej zbiór losowych punktów. Rezystancja standardowa zgodnie z oczekiwaniami podobne jak charakterystyka prądowo - napięciowa układa się wzdłuż linii prostej czego się spodziewałem w związku z faktem iż wartości są podobne do wartości pomiarowych 1 (I, U). Podsumowując cele ćwiczenia zostały osiągnięte jedynie w 1/3 krótki czas zajęć umożliwił pomiar jedynie dla 2 elementów, jest to wynik nie zadowalający mnie.

• obliczenia do tabeli nr 1:

∆I_A = 0,3%rdg + 3dgt

∆I_A1 = 0,3% · 1,358[mA] + 3 · 0,001 = 0,007074 ≈ 0,0071 [mA]

∆U = 0,5%rdg + 3dgt dla U_zakres = 200mV

∆U₁ = 0,5% ^. 120,61[mV] + 3 ^. 0,01 = 0,633305 [mV] ≈ 0,00064 [V]

• obliczenia do tabeli nr 2:

• obliczenia do tabeli nr 3:

np.

Politechnika Wrocławska

Elektronika i elektrotechnika - laboratorium

- 1 -

---