Anna Miernik 29.11.2007.
Agnieszka Szczepańska
Marcin Piwowarczyk
Rok 1 gr. 10
Wydział WNOŻCiK
Sprawdzenie Prawa Ohma
Prawo Ohma
Georg Simon Ohm przeprowadzając szereg doświadczeń stwierdził, że jeżeli do odcinka obwodu (przewodnika) doprowadzi się różne napięcia, to w tym odcinku popłyną prądy o różnym natężeniu. Ustalił on iż natężenie prądu elektrycznego w przewodniku jest wprost proporcjonalne do napięcia pomiędzy jego zaciskami, czy inaczej że stosunek napięcia mierzonego na przewodniku do natężenia prądu, który płynie przez ten przewodnik, jest wielkością stałą (co potwierdza także liniowa zależność natężenia od napięcia, przykładanego do przewodnika metalicznego) i nazwał ją oporem przewodnika. Można to zapisać wzorem:
Podstawową jednostką oporu elektrycznego jest om (1 ohm). Zależność ta jest słuszna tylko pod warunkiem zachowania stałości oporu, co w rzeczywistości jest trudno osiągalne, gdyż przepływający prąd wywołuje wzrost temperatury przewodnika i zmianę jego oporu. Prawo Ohma jest więc zatem słuszne tylko dla niewielkich natężeń prądu, czyli takich które nie powodują zauważalnego ogrzania przewodnika. Opór zależy od temperatury oraz materiału przewodnika, jego długości i przekroju poprzecznego.
Oporniki.
Są to elementy charakteryzujące się pewną wartością oporu. Możliwe najprostsze połączenia oporników to :
· Połączenie szeregowe, w którym opór łączony jest równy sumie oporów składowych.
· Połączenie równoległe, w którym odwrotność oporu łączonego jest równa sumie odwrotności oporów składowych.
·
Zbadanie zależności napięcia od natężenia wynikających z prawa Ohma. Wyznaczenie oporów na poszczególnych opornikach gdy są połączone szeregowo i równolegle, przy częstotliwości 60Hz i 0,3Hz.Wyjaśnienie, co dzieje się gdy temperatura przewodnika nie jest stała.
WYKONANIE DOŚWIADCZENIA I OBLICZNIA:
Ćwiczenie to było wykonane na komputerze, przy pomocy wzmacniacza mocy. Użyty do tego został zestaw oporników, umieszczanych w specjalnie do tego ćwiczenia przygotowanym obwodzie elektrycznym.
1. Wyznaczenie oporów przewodnika metalicznego.(przy częstotliwości 60Hz)
· Dla pierwszego opornika zależność napięcia od natężenia prądu jest funkcją liniową
a wyznaczony podczas pomiaru opór wynosi R1=33,34W.
· Dla opornika drugiego wyznaczony w sposób identyczny opór wynosi R2=22,72W.
2. Wyznaczenie oporów dla połączenia szeregowego przy pomocy wykresu sporządzonego przez komputer na podstawie pomiarów. Wynosi on Rs=55,90W.
3. Wyliczenie wartości oporu zastępczego na podstawie wzoru dla połączenia szeregowego:
4. Wyznaczenie oporu dla połączenia równoległego na podstawie pomiarów komputerowych. Opór wypadkowy wynosi Rr=13,69W
5. Wyznaczenie oporu zastępczego na podstawie wzoru dla połączenia równoległego:
6. Obliczenie różnic procentowych pomiędzy wartościami oporów wypadkowych R, wyznaczonych przy pomocy komputera, a oporów Rz, wyliczonych na podstawie wzorów. Różnice te obliczam ze wzoru:
· Dla oporników połączonych szeregowo Bp wynosi:
· Dla oporników połączonych równolegle Bp wynosi:
1. Wyznaczenie oporu włókna żarówki 3,5V przy częstotliwości 60Hz, R=8,96 Ω.
2. Wyznaczenie oporu minimalnego włókna żarówki 3,5V przy częstotliwości 0,3 Hz (na podstawie danych odczytanych z wykresu).
· Umin= - 2,7 V
· Imin= - 0,2 A
3. Wyznaczenie oporu maksymalnego (na podstawie wartości odczytanych z wykresu).
· Umax=2,8V
· Imax=0,1A
WNIOSKI
Anna Miernik:
Różnica pomiędzy oporami wypadkowym i zastępczym nie jest znaczna. Jej istnienie jednak może być spowodowane tym, iż w obliczeniach oporu nie uwzględniliśmy oporu kabli i sprężyn użytych w doświadczeniu. Mogło to być również spowodowane niewielkimi zmianami temperatury występującymi przy wykonywanych pomiarach.
Opór w żarówce podłączonej do obwodu prądu zmiennego o częstotliwości 60Hz wzrastał proporcjonalnie do długości czasu, w którym żarówka pracuje.
Natomiast dla tej samej żarówki, ale przy częstotliwości 0,3hZ jej opory są zmienne w czasie. Gdy włókno żarówki jest chłodne, jego opór jest mały. Następnie włókno to się nagrzewa i jego opór zaczyna wzrastać. Później żarówka znowu gaśnie i włókno znowu zaczyna stygnąć. Kiedy po stygnięciu kolejny raz się zaświeci jej opór będzie wynosił 3,53W i będzie wzrastał w miarę długości świecenia żarówki. Te właśnie ciągłe zmiany oporów były powodem efektu „migania” żarówki.
wnozcik2007