17. Sprawdzanie prawa Ohma dla obwodów prądu zmiennego R L C

17. Sprawdzanie prawa Ohma dla obwodów prądu zmiennego
Cel:
 Zapoznanie się z obwodami elektrycznymi prądu zmiennego.
 Sprawdzenie liniowej zależności wartości prądu płynącego w układzie RLC od
przyłożonego napięcia.
 Wyznaczenie wartości zawady i przesunięcia fazowego.
Pytania i zagadnienia kontrolne:




Co to jest prąd elektryczny zmienny ? Jakie wielkości go charakteryzują?
Scharakteryzować wielkości: opór, indukcyjność i pojemność.
Co to jest zawada i od czego zależy jej wartość?
Prawo Ohma dla obwodów prądu zmiennego. Na czym polega jego sprawdzenie w
ćwiczeniu?
Opis ćwiczenia:
Sprawdzenie prawa Ohma polega na wykazaniu, że prąd płynący w układzie
elektrycznym jest wprost proporcjonalny do wartości przyłożonego napięcia:
I
1
U,
Z
(17.1)
gdzie stałą proporcjonalności jest odwrotność zawady Z obwodu.
Łączymy zgodnie ze schematem szeregowy obwód elektryczny RLC, składający się z
zasilacza prądu zmiennego, opornika o oporze omowym R , cewki o indukcyjności L ,
kondensatora o pojemności C , amperomierza i woltomierza.
A
R
L
C
V
Rys. 17.1. Schemat obwodu szeregowego RLC prądu zmiennego
Dla kilku różnych wartości R, L i C oraz częstotliwości prądu f dokonujemy pomiaru
napięcia na układzie szeregowym RLC oraz prądu płynącego w obwodzie. Każdorazowo
obliczamy zawadę

1 

Z  R   2πfL 
2πfC 

2
2
(17.2)
i porównujemy ją z wartością Z obliczoną na podstawie wzoru (17.1).
Dla ustalonych wartości R, L i C oraz częstotliwości prądu f dokonujemy pomiaru
zależności prądu I płynącego przez układ szeregowy RLC od wartości przyłożonego do
niego napięcia U . Na wykresie przedstawiamy zależność I U  . Metodą regresji liniowej
znajdujemy wartości zawady Z i porównujemy ją z wartością Z obliczoną na podstawie
wzoru (17.2).
Literatura:
1. Szydłowski H., Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa (dostępne wydania).
2. Resnick R., Halliday D., Walker J., Podstawy fizyki T.3, PWN, Warszawa (dostępne
wydania).
3. Bobrowski C., Fizyka: krótki kurs, WNT, Warszawa (dostępne wydania).
4. Orear J., Fizyka T.1, WNT, Warszawa (dostępne wydania).