Laboratorium z Elektrotechniki
Temat:	M1. Pomiary w obwodach prądu stałego
Autor:	Arkadiusz Fal		Grupa 3
Wydział:		IMiR
				Ocena

1. Teoria:

a) Prąd elektryczny, to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

Wielkością opisującą prąd elektryczny jest natężenie prądu elektrycznego I, które definiuje się jako stosunek ładunku elektrycznego q, który przepływa przez poprzeczny przekrój przewodnika, do czasu t przepływu tego ładunku:

Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper [A].

Ruch ładunku jest wywołany ruchem cząstek (lub pseudocząstek) obdarzonych ładunkiem, zwanych nośnikami prądu. Nośnikami prądu elektrycznego mogą być elektrony, jony bądź dziury, czyli puste miejsca po elektronach. W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, dlatego prąd elektryczny w metalach jest ruchem elektronów przewodnictwa. W półprzewodnikach nośnikami prądu są elektrony i dziury. W rozrzedzonych gazach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i jony.

Do pomiarów prądu stosujemy amperomierz.

- Mostek Wheatstone'a

Mostek Wheatstone'a składa się z dwóch równolegle połączonych rozgałęzień.

W jednym rozgałęzieniu znajdują się rezystancje Rx i R3 a w drugim R2 i R4.

Oba rozgałęzienia połączone są mostkiem, w którym znajduje się czuły galwanometr. Pomiar rezystancji nieznanej (np. Rx) dokonuję się przez doprowadzenie mostka do stanu równowagi za pomocą zmiany wartości rezystancji znanych. Mostek jest w równowadze, Kidy przez galwanometr nie płynie prąd. Warunek równowagi mostka wynosi:

Jest on używany do pomiarów rezystancji od 10Ω-10MΩ.

Do mniejszych rezystancji stosujemy mostek Thomsona (0,0001-10Ω).

W przypadku technicznego mostka równowagę uzyskuje się poprzez płynną regulację rezystancją Rz

.

e) Mostek Thomsona

Mostek Thomsona (zwany również mostkiem Kelvina) jest modyfikacją mostka Wheatstone'a. Warunkiem równowagi dla mostka Kelvina jest:

Rezystancja R powinna posiadać jak najmniejszą wartość, dlatego też połączenie takie wykonywane jest jako krótki i gruby odcinek przewodu o małej rezystancji (wykonany np. z miedzi). Jeśli warunek R₃·R`<sub>4</sub> = R`₃·R₄ jest spełniony (oraz R jest małe), wówczas wpływ ostatniego składnika powyższego równania staje się zaniedbywalny i można przyjąć że:

W takim przypadku warunek równowagi mostka Thomsona jest analogiczny jak dla mostka Wheatstone'a. Mostek Thomsona pozwala na pomiar rezystancji w zakresie 0.0001 - 10 Ω.

2.Wykonywanie pomiarów

a) Dla małych rezystancji

R	I	U	Robl=^U/I
2 Ω	94 mA	O,187 V	1,99 Ω
50 kΩ	0,91 mA	46,1	50,66 kΩ

b) Dla dużych rezystancji

R	I	U	Robl=^U/I
50 kΩ	0,92 mA	46,2 V	50,22 kΩ
2 Ω	94 mA	0,43 V	4,57 Ω

3.Zadanie

Obliczenia:

R_AB=19,24Ω ; I=0,78A; U=2,52V

4. Wnioski: W zależności jak włączamy woltomierz w obwód (w ukł. pomiarowy) otrzymujemy inne wyniki. Ma to wpływ na obliczenia wartości.

Układ „a” jest lepszy do mierzenia rezystancji mniejszej od wewnętrznej rezystancji woltomierza, a „b" do mierzenia większej rezystancji od wewnętrznej rezystancji amperomierza. I tak I układ służy do mierzenia małej rezystancji, a „b” do dużej - uzyskujemy wtedy dokładniejsze wyniki i mniejsze błędy.

1

A

B

A

V

8 Ω

8 Ω

8 Ω

10 Ω

12 Ω

15 V

R

U

A

V

R

U

A

V

---