2. Opracowanie wyników:
-Obwód pierwszy:
Z pierwszego prawa Kirchoffa wynika zależność:
I1 = I2 + I3
a z drugiego dwie następne:
- I1 R1 - I2 R2 = 0
- I1 R1 - I3 (R3 + R4 ) = 0
otrzymujemy zatem układ równań:
I1 - I2 - I3 =0
I1 R1 + I2 R2 =
I1 R1 + I3 (R3 + R4 ) =
którego rozwiązaniem są:
I1 = 10,76 [mA]
I2 = 3,31 [mA]
I3 = 7,45 [mA]
R [kΩ] |
U [V] |
|
Izmierzone [mA] |
Iobliczone [mA] |
|
|
0,191 |
1,99 |
10,42 |
10,3 |
10,76 |
4,28% |
3,17% |
2,400 |
7,67 |
3,20 |
3,19 |
3,31 |
3,63% |
3,45% |
0,551 |
3,97 |
7,21 |
7,15 |
7,45 |
4,03% |
3,29% |
0,515 |
3,7 |
7,18 |
7,15 |
7,45 |
4,03% |
3,56% |
-Obwód drugi:
Z pierwszego prawa Kirchoffa wynikają zależności:
I1 = I2 + I3 + I5
I4 = I3 + I5
a z drugiego trzy następne:
- (I2 +I3)R1 - I2 R2 = 0
- I5 R5 - I4 R4 = 0
I2 R2 - I3 R3 - I4 R4 = 0
otrzymujemy zatem układ równań:
I1 - I2 - I3 - I5 = 0
I3 - I4 + I5 = 0
(R1 + R2)I2 + R1 I3 =
R4 I4 + R5 I5 =
-R2 I2 + R3 I3 + R4 I4 = 0
którego rozwiązaniem są
I1 = 14,00 [mA]
I2 = 3,47 [mA]
I3 = 5,28 [mA]
I4 = 10,53 [mA]
I5 = 5,25 [mA]
R [kΩ] |
U [V] |
|
Izmierzone [mA] |
Iobliczone [mA] |
|
|
0,191 |
1,61 |
13,50 |
13,34 |
14,00 |
4,71% |
3,57% |
2,400 |
8,05 |
3,35 |
3,34 |
3,47 |
3,75% |
3,34% |
0,551 |
2,80 |
5,08 |
5,04 |
5,28 |
4,55% |
3,76% |
0,515 |
5,24 |
10,17 |
10,06 |
10,53 |
4,46% |
3,37% |
0,871 |
4,42 |
5,07 |
5,05 |
5,25 |
3,81% |
3,34% |
3. Ocena blędów:
Dla prądu I2 z obwodu 1 :
4. Wnioski:
Doświadczenie w zasadzie potwierdziło słuszność praw Ohma i Kirchoffa. Błąd wyznaczenia prądu za pomocą tych praw jest, przy przyjętych wartościach ΔR i Δε znikomy. Natomiast różnice pomiędzy prądami zmierzonymi, a obliczonymi wahają się w granicach od 3% do 5%. Nie są to może duże wartości, ale do małych też nie należą. Przyczyn tych różnic należy się dopatrywać w:
zasilaniu: wartość napięcia mogła być nieco inna na zaciskach obwodu niż na woltomierzu zasilacza. Gdy dokonałem pomiaru na zaciskach obwodu woltomierzem cyfrowym wartość zmierzonego napięcia wyniosła 10,06 [V], nieco później za drugim pomiarem wyniosła z kolei 9,93 [V], tak że w zasadzie ciągle się wahała. Dlatego zwiększyłem wartość Δε pięciokrotnie do 0,05 [V] i policzyłem wartość błędu dla I2 ponownie (zrobione w załączniku 3). Mimo to wartość błędu nadal nie osiągnęła wartości zbliżonej do różnic między prądami zmierzonymi, a obliczonymi. Sytuacji nie zmieniło również uwzględnienie błędu pomiaru I czyli ΔI = 0,01 [mA].
oporze połączeń - na zaciskach, na lutach, w przewodach
W doświadczeniu powinien być dodatkowy woltomierz cyfrowy aby na bieżąco kontrolować napięcie na zaciskach obwodu i pilnować czy aby czasem się nie zmienia.
sposób rozwiązania znajduje się w załączniku 1.
sposób rozwiązania w załączniku 2
wyjątkowo otrzymane poprzez sumę
, bo I1 = (I2 + I3) + I5 , gdzie (I2 + I3) jest prądem płynącym przez rezystor R1.
dokładne obliczenia w załączniku 3
1
5
R1
R2
R3
R4
I2
I1
I3
A
B
C
+
-
R1
R2
R3
R4
I2
I1
I3
A
B
C
+
-
R5
I5
I4