Wstęp Wykonanie ćwiczenia
Transkrypt
Wstęp Wykonanie ćwiczenia
Imię i nazwisko .................................................... Numer ćw......... Tytuł ćw. Data………….. Kierunek, rok studiów i nr grupy ...... Pomiar oporu na podstawie prawa Ohma Wstęp Prawo Ohma można sformułować w trzech postaciach: 1) I =U/R mówiącego, że natężenie prądu płynącego przez opór jest wprost proporcjonalne do przyłożonego do jego końców napięcia i odwrotnie proporcjonalne do jego oporu. 2) R = U /I mówiącego, że dla danego opornika opór elektryczny R jest on wielkością stałą definiowaną jako stosunek przyłożonego do końców opornika napięcia U, do natężenia prądu I płynącego przez ten opornik. 3) U = IR mówiącego, że spadek napięcia na końcach opornika jest wprost proporcjonalny do natężenia prądu przez niego płynącego. Celem ćwiczenia jest pomiar oporu mając do dyspozycji amperomierz i woltomierz, wykorzystując prawo Ohma w postaci (2). Wykonanie ćwiczenia Zestawiamy obwód wg. Schematu: U – napięcie – zasilacza V - woltomierz cyfrowy klasa 0,2 A – amperomierz analogowy – klasa 0,5 Zmieniając napięcie zasilacza wykonano pięć pomiarów odczytując wskazania obu przyrządów. Opór obliczono z wzoru R = U/I, gzie U – napięcie na oporniku mierzone woltomierzem, I – natężenie prądu mierzone amperomierzem. Tabela pomiarowa: LP Opornik badany R3 I A 0,12 0,14 0,17 0,19 0,23 U V 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 R 33,33 35,71 35,29 36,84 34,78 Rsr 35,19 ±2,52 (±6,85 %) Przykłady obliczeń Pomiar nr 2: R = R = U/I = 5 V/0,14 35,71 A Szacowanie niepewności pomiarowej maksymalnej – metoda różniczkowa dla pom. Nr 4. (pomiar nr4 – najbardziej odbiega od wart. Średniej) V - woltomierz cyfrowy klasa 0,2, na zakresie 20 V, najmniejsza cyfra D = 0,01 V. A – amperomierz analogowy – klasa 0,5, liczba działek 50, zakres 0,5 A. U max klasa wskazanie D = 0,2 x5/100 V + 0,01V = 0,01+0,01 = 0,02 V 100 klasa zakres zakres = 100 liczbadzia lek = 0,5 x 0,5/100 A + 0,5/50 A = 0,0025 A + 0,01 A = 0,0125 A ' '' I max I max I max Niepewność względna maksymalna pomiaru oporu Rmax Rmax R U max R I max R U R I R Gdzie podstawiamy R 1 U I R U 2 I I R = U/I Rmax Rmax U max I max = 0,02 V/7 V +0,0125 A/0,19 A = 0,0028 + 0,0658 = 0,0685 = R U I 6,85 %. Niepewność bezwzględna maksymalna Rmax R R = 0,0685 x 36,84 Ω = 2,52 Ω Niepewność bezwzględna popełniona maksymalna: ΔRpop = R4 – Rśr = 36,84 – 35,19 = 1,65 Ω < ΔRmax = 2,52 Ω Wnioski 1. Mimo zmiany napięcia opór ma (w granicach niepewności) stałą wartość (zgodnie z prawem Ohma). 2. Obliczona niepewność maksymalna jest większa od popełnionej , co świadczy o rzetelnej dyskusji niepewności pomiarowej. 3. Największy wpływ na błąd ma pomiar natężenia prądu, a niepewność wynikająca z jego pomiaru wynosi (2,27/35,19 = 6,45%). Analogiczna niepewność wynikająca z pomiaru napięcia wynosi zaledwie 0,107/35,19 = 0,3%. 4. Niepewność pomiaru amperomierza wynika głównie z odczytu przyrządu, a ta z kolei z zbyt małego wychylenia wskazówki przyrządu co się wiąże z nienajlepszym doborem zakresu pomiarowego