POLITECHNIKA ZIELONOGÓRSKA

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I INŻYNIERII SANITARNEJ

PRACOWNIA FIZYKI

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 7:

„Pomiar oporu elektrycznego i sprawdzenie prawa Ohma.”

Agnieszka Piwowarska, gr 13

Rok akademicki 2000/01

1. Część teoretyczna

Klasyczna teoria przewodnictwa metali

Metale składają się z atomów zwanych węzłami sieci krystalicznej, między którymi poruszają się elektrony swobodne. Atomy w węzłach sieci są dodatnimi jonami, a swobodne elektrony równoważą ładunki tych jonów dlatego na zewnątrz nie ma pola. Przykładając przewodnik (metal) do końców baterii zaczyna płynąć prąd. Biegun dodatni przyciąga elektrony swobodne, które przeskakują z jonu na jon i poruszają się w jego kierunku, z kolei biegun ujemny odpycha elektrony swobodne. Przykładając napięcie powoduje się poruszenie elektronów znajdujących się najbliżej bieguna ujemnego, a te z kolei powodują przesuwanie się koleinych elektronów swobodnych. I chociaż przyjmuje się w technice, że prąd elektryczny płynie od plusa do minusa w rzeczywistości jest na odwrót.

Według teorii kwantowej ruch elektronów wewnątrz kryształu metalu rozpatruje się jako ruch fal elektronowych, o długości fali równej :

Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa. Łączenie oporów.

Prawo Ohma mówi o prostej proporcjonalności prądu I płynącego przez przewodnik do napięcia U przyłożonego na jego końcach.

gdzie:

R - współczynnik proporcjonalności zwany oporem elektrycznym przewodnika (rezstancja); wyrażany w omach (Ω)

Opór przewodnika równa się 1 omowi, jeżeli niezmienne napięcie równe 1 woltowi istniejące na końcach przewodnika wywołuje w nim prąd o natężeniu 1 ampera.

I prawo Kirchhoffa: W dowolnym punkcie W obwodu (w węźle) suma algebraiczna natężeń prądów stałych dopływających i odpływających równa się zeru. Natężenia prądów dopływających uważamy za dodatnie, natężenia prądów odpływających za ujemne. Innymi słowy, w żadnym punkcie obwodu ładunki się nie gromadzą, nigdzie też nie giną, ani nie powstają (zasada zachowania ładunku). Ile ładunków do węzła dopływa, tyle w tym samym czasie z niego odpływa:

II prawo Kirchhoffa: W dowolnie wydzielonej zamkniętej części obwodu elektrycznego, w tzw. oczku, suma algebraiczna wszystkich napięć elektrycznych panujących na poszczególnych elementach oczka równa się zeru. Bierzemy tu pod uwagę wszystkie czynne siły elektromotoryczne (SEM) E, jak również, wszystkie istniejące w tej części obwodu spadki potencjałów.

Łączenie oporów

Rozróżniamy łączenie szeregowe i równoległe oporów.

1. Łączenie szeregowe

R_W - opór wewnętrzny

Według II prawa Kirchhoffa:

czyli całkowity opór zewnętrzny obwodu:

2. Łączenie równoległe

Opory połączone są równoległe, jeżeli na ich końcach (A i B) istnieje ta sama różnica potencjałów
. Stosując II prawo Kirchhoffa do zamkniętej części obwodu obejmującej rozgałęzienie o oporach R₁ i R₂ i porównując z ogólnym wzorem Ohma otrzymujemy:

---