SCHEMATY POMIAROWE
1. Schemat układu do pomiaru napięcia zapłonu.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo i V - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
2. Schemat układu do wyznaczania okresu drgań relaksacyjnych neonówki.
(wstawić schemat ze strony 163)
Z - regulowany zasilacz napięciowy
Vo - woltomierze
R - opornik o regulowanej rezystancji
N - neonówka
A - mikroamperomierz
C - kondensator o regulowanej pojemności
PRZEBIEG ĆWICZENIA
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Zestawienie schematu pomiarowego wg. schematu nr 1.
2. Wyznaczenie napięcia zapłonu Uz i gaśnięcia Ug neonówki. Ustalenie maksymalnej wartości rezystancji na oporniku. Włączenie zasilacza Z.
3. Odnotowanie wartości rezystancji opornika R połączonego szeregowo z neonówką.
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Zmontowanie układu pomiarowego wg. schematu nr 2.
2. Ustalenie stałej wartości napięcia Uo.
3. Pomiar czasu 20 błysków neonówki dla zadanej pojemności C kondensatora.
4. Powtórzenie pomiarów dla 5 różnych wartości C.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
A. Badanie charakterystyki lampy neonowej.
1. Obliczenie wartości średnich i odchyleń standardowych napięć Uz i Ug.
Wyznaczone wartości napięć wynoszą:
Uz = (96,3 ± 0,2) [V]
Ug = (73,1 ± 0,2) [V]
2. Obliczenie niepewności pomiarów napięcia i natężenia prądu wynikających z klasy dokładności przyrządów pomiarowych.
Pomiary zostały wykonane przy pomocy Multimetra V-562, dla którego niepewności wynoszą:
DUz = ± 5% wartości mierzonej
DUg = ± 5% wartości mierzonej
DUo = k×z / 100 = 1×150V / 100 = 1,5 [V]
B. Badanie drgań relaksacyjnych.
1. Obliczenie wartości średnich i odchyleń standardowych czasu 10 błysków neonówki.
Wyznaczone wartości wynoszą:
C ×10- 6 [F] |
t [s] |
Dt [s] |
1.0 |
26.74 |
0.19 |
0.8 |
21.47 |
0.13 |
0.6 |
16.75 |
0.08 |
0.4 |
11.85 |
0.06 |
0.2 |
6.36 |
0.08 |
2. Obliczenie okresu drgań neonówki oraz jego niepewności.
Wyniki obliczeń:
C ×10- 6 [F] |
T [s] |
DT [s] |
1.0 |
1.337 |
0.010 |
0.8 |
1.073 |
0.007 |
0.6 |
0.838 |
0.004 |
0.4 |
0.592 |
0.003 |
0.2 |
0.318 |
0.004 |
3. Sporządzenie wykresu zależności okresu T drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności C kondensatora - WYKRES 1.
4. Aproksymacja linią prostą wyników zaznaczonych na wykresie zależności T = f(C). Zaznaczenie prostej na wykresie.
Prosta aproksymująca ma postać T = a C + b, gdzie:
a = (1,26 ± 0,08) × 10 6 [W]
b = (76,0 ± 4,8) × 10 - 3 [s]
5. Obliczenie wartości stałej proporcjonalności K (pierwsza metoda). Wyznaczenie niepewności tej wielkości.
Porównując wzór
T = K×R×C
z równaniem prostej aproksymującej
T = a C + b
otrzymujemy
a = K×R
oraz
K = a / R [W/W = 1]
Niepewność stałej K wynosi:
Wynik obliczeń:
K1 = (2,09 ± 0,13) [1]
6. Obliczenie wartości stałej K z wykorzystaniem wyznaczonych wartości Uz, Ug oraz Uo.
Obliczeń dokonujemy wykorzystując wzór:
Uo = (100 ± 1,5) [V]
Uz = (96,3 ± 0,2) [V]
Ug = (73,1 ± 0,2) [V]
Obliczenie niepewności stałej K.
Wartość stałej K obliczonej drugą metodą:
K2 = (1,98 ± 0,13) [1]
7. Porównanie stałych K wyznaczonych różnymi metodami.
K1 = (2,09 ± 0,13) [1] - stała wyznaczona pierwszą metodą
K2 = (1,98 ± 0,13) [1] - stała wyznaczona drugą metodą
Błąd względny procentowy wynosi D = 6,3%.
WNIOSKI
1. Zależność okresu drgań relaksacyjnych neonówki od pojemności kondensatora ma charakter liniowy.
3. W wyniku obliczeń stałych proporcjonalności różnymi metodami uzyskaliśmy wartości, których porównanie dało błąd względny procentowy D = 6,3%. Błąd ten jest spowodowany niedokładnościami przy pomiarach Uz, Ug oraz Uo, a także błędami przy wyznaczaniu okresów drgań relaksacyjnych.
4. Niedokładności wyznaczenia napięć Uz, Ug i Uo wynikają z niedokładności przyrządów pomiarowych oraz z błędów odczytu. Niepewności wyznaczania okresów drgań neonówki są efektem niedokładności stopera i błędów prowadzącego pomiar.
5. Wszystkie obliczenia wykonano przy pomocy mikrokomputera.
6