2.3.1.1 Prawo Ohma

Prawo Ohma
2.3.1.1
Zmierzymy, dla różnych testowych oporników, zależność między napięciem elektrycznym
i odpowiadającym mu natężeniem prądu elektrycznego. Iloraz napięcia elektrycznego i natężenia prądu ma
stałą wartość, która charakteryzuje odbiornik prądu.
Materiał doświadczalny
1
1
1
1
1
1
2
2
2
1
3
3
1
1
Interfejs Cobra4 Wireless Manager
Interfejs Cobra4 Wireless-Link
Moduł pomiarowy Cobra4 Unit “Current/Voltage” (Natężenie/napięcie)
Moduł opornika, 50 Ω
Moduł opornika, 100 Ω
Moduł opornika, 500 Ω
Moduł łącznika kątowego z gniazdem, SB
Moduł przerwy w obwodzie z gniazdami, SB
Moduł łącznika kątowego, SB
Moduł włącznika, SB
Przewód połączeniowy, l = 75 cm, czerwony
Przewód połączeniowy, l = 75 cm, niebieski
Zasilacz 0...12 V DC/ 6 V, 12 V AC
Oprogramowanie Cobra4 – licencja pojedyncza/szkolna
Materiały dodatkowe
1 Komputer PC z portem USB, Windows XP lub nowszy
12600.00
12601.00
12644.00
05612.50
05613.10
05613.50
05601.12
05601.04
05601.02
05602.01
07362.01
07362.04
13505.93
14550.61
Rysunek 1: Zestaw doświadczalny
1
www.phywe.de, © Wszystkie prawa zastrzeżone
P1330360
2.3.1.1
Prawo Ohma
Przygotowanie doświadczenia
-
Przygotuj doświadczenie, tak, jako pokazano na fotografii (Rysunek 1) i schemacie elektrycznym
(Rysunek 2).
-
Najpierw do obwodu włącz opornik z nominałem R = 50 Ω.
Sposób postępowania
Rysunek 2: Schemat elektryczny
-
Uruchom komputer oraz Windows.
-
Podłącz interfejs „Cobra4 Wireless Manager” do gniazda USB w komputerze.
-
Włącz interfejs Cobra4 Wireless-Link z włączonym modułem pomiarowym Cobra4 Sensor
“Current/Voltage” (Natężenie prądu/Napięcie”– ” zostanie on automatycznie rozpoznany i uzyska
numer ID, który zostanie wyświetlony przez interfejs „Cobra4 Wireless – Link”. Komunikacja między
interfejsem „Cobra4 Wireless Manager” i zewnętrznym interfejsem „Cobra4 Wireless – Link” zostanie
zasygnalizowana przez świecącą diodę Data.
-
Uruchom w komputerze pakiet oprogramowania pomiarowego.
-
Wczytaj doświadczenie „Prawo Ohma (P1330360). Zostaną wczytane wszystkie ustawienia, konieczne
do wykonania pomiarów. W wyniku tego, zostanie wyświetlane (w trybie graficznym) zmierzone
natężenie prądu w funkcji napięcia U.
-
Rozpocznij pomiary z bieżącymi parametrami . Za pomocą zasilacza, zwiększaj ręcznie, powoli
i w równych krokach, napięcie, od 0 do 12 V i potem zmniejszaj je, w tym samym sposób, ponownie
do 0.
-
Włączaj do obwodu, jeden po drugim, różne oporniki i wykonuj pomiary, w krokach jak powyżej
(Rysunek 3).
-
Zakończ pomiary w programie  i w celu dokonania dalszej analizy, przenieś zmierzone wartości do
programu głównego.
Wyniki i ich ocena
-
Rysunek 4 przedstawia wyniki pomiarów dla różnych rezystorów.
-
Dla każdego opornika, wyznaczono stałą wartość (Rysunek 4, górny), która jest wynikiem ilorazu
stosowanego napięcia U i zmierzonego natężenia I, tzn. współczynnik nachylenia krzywej.
Współczynnik nachylenia można wyznaczyć w sposób ilościowy, za pomocą funkcji “Zmierz”
w programie. Wyniki wpisane zostały do Tabeli 1. Wyznaczone wartości oporu, są zgodne
z wartościami nominalnymi (różnica  2 %).
2
P1330360
www.phywe.de, © Wszystkie prawa zastrzeżone
Prawo Ohma
2.3.1.1
Tabela 1
U / V
5,10 V
8,05
10,00
-
I / A
0,10
0,08
0,02
U / I / 
51,0
100,6
500,0
Oporniki zrobione są z materiałów tak zwanych omowych (przewodniki omowe), wykazują one liniową
zależność między natężeniem prądu i stosowanym napięciem elektrycznym.
Iloraz
R = U / I = const
(1)
jest tak zwaną opornością elektryczną R. Oporność (rezystancja), to wielkość charakteryzująca każdy
element obwodu elektrycznego.
-
Wartości współczynników nachylenia (regresji) są pokazane na Rysunku 4, odpowiadają one
V
wartościom oporu komponentów w Ω, 1Ω  1 .
A
Odwrotność oporu elektrycznego R jest tak zwaną przewodnością elektryczną G z jednostką simens,
1
1S 

Rysunek 3: Pomiary do wyznaczania wartości oporności różnych rezystorów. Oporniki z R = 50 Ω,
100 Ω, and 500 Ω, są podłączane do obwodu jeden po drugim. Dla każdego z nich, napięcie jest
zwiększane od 0 do 12 V, a następnie obniżane w tych samych krokach do 0.
3
www.phywe.de, © Wszystkie prawa zastrzeżone
P1330360
2.3.1.1
Prawo Ohma
R=50
R=100
R=500
R=100
R=500
R=50
Rysunek 4: Analiza danych pomiarowych w programie głównym. Na górze: W zależności od
oporności, natężenie prądu I rośnie szybciej lub wolniej wraz ze wzrostem napięcia U. Na dole:
Pomiar napięcia U w funkcji natężenia I. Nachylenie linii prostej, wynika z wyboru opornika.
4
P1330360
www.phywe.de, © Wszystkie prawa zastrzeżone