4. SCHÉMA ZAPOJENÍ U R

Transkript

1 EDL 3.EB 5 1/11 1. ZADÁÍ a) Změřte voltampérové charakteristiky dvou různých žárovek pomocí voltmetru a ampérmetru b) Sestrojte grafy =f() c) Vypočítejte statický odpor a graficko-početní metodou dynamický odpor žárovek d) Sestrojte grafy závislosti statických a dynamických odporů žárovek na napětí. 2. POPS MĚŘEÉHO PŘEDMĚT Měřeným předmětem jsou v tomto případě dvě žárovky. nformace o těchto žárovkách jsou napsány v tabulce. apětí ( jm ) Proud ( jm ) Ž 1 11V 0,5A Ž 2 6,3V 0,3A 3. TEOETCKÝ OZBO 3.1 OZBO PŘEDPOKLÁDAÝCH VLASTOSTÍ MĚŘEÉHO PŘEDMĚT Žárovka má svůj vlastní odpor. Díky tomuto odporu a procházejícímu proudu se žárovka zahřívá. To znamená, že odpor žárovky se se zvyšující teplotou také zvětšuje. Teplota závisí na velikosti přivedeného napětí a také na velikosti proudu, který prochází wolframovým vláknem v žárovce. Odpor žárovky se tedy mění v závislosti na přivedeném proudu a napětí na žárovku. Se zvětšujícím se napětím a proudem roste také odpor žárovky a naopak. Odpor žárovky vypočteme podle ohmova zákona: Statický odpor se tedy vypočte podle vztahu: s s s Dynamický odpor se vypočte podle vztahu: D

2 EDL 3.EB 5 2/ OBO MĚŘÍCÍ METODY K měření voltampérové charakteristiky žárovky používáme ohmovu metodu pro měření malých odporů. Tuto metodu jsme zvolili právě proto, že odpor žárovky je výrazně menší, než vnitřní odpor voltmetru. Při této metodě měříme napětí, které je přímo na měřené žárovce, ale měříme proud, který protéká nejen žárovkou, ale i voltmetrem. Z tohoto důvodu je potřeba provést korekci naměřeného proudu podle vztahu: K V kde K je korigovaný proud, je proud naměřený voltmetrem, je napětí naměřené na voltmetru a V je vnitřní odpor voltmetru. Tato korekce se nemusí provádět, jestli k měření napětí použijeme číslicový voltmetr, protože tyto voltmetry mají vnitřní odpor okolo Ω. Což je výrazně větší odpor než je odpor žárovky. Chceme-li, aby voltampérová charakteristika žárovky vyšla co nejpřesněji, musíme měřit v co možná nejvíce různých hodnotách napětí, ale o takové velikosti, abychom nepřesáhli maximální napětí žárovky. 4. SCHÉMA ZAPOJEÍ A V Ž regulovatelný zdroj stejnosměrného napětí A ampérmetr V voltmetr Ž žárovka

3 EDL 3.EB 5 3/11 5. POSTP MĚŘEÍ a) Zapojte přístroje podle schéma zapojení, jako žárovku zapojte Ž 1 b) astavte pomocí regulovatelného zdroje požadované napětí c) Přečtěte hodnotu z voltmetru a zapište ji do tabulky d) Přečtěte hodnotu z ampérmetru a zapište ji do tabulky e) Opakujte tento postup od bodu b), pro každou hodnotu napětí. Pokud již máte naměřené všechny hodnoty napětí a proudu pokračujte následujícím bodem. f) Zapojte přístroje podle schéma zapojení, jako žárovku zapojte Ž 2 g) astavte pomocí regulovatelného zdroje požadované napětí h) Přečtěte hodnotu z voltmetru a zapište ji do tabulky i) Přečtěte hodnotu z voltmetru a zapište ji do tabulky j) Tento postup opakujte od bodu g), pro každou hodnotu napětí. 6. TABLKY AMĚŘEÝCH A VYPOČTEÝCH HODOT Tabulka č.1 Žárovka Ž 1 11V; 0,5A (V) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 (A) 0,13 0,16 0,19 0,21 0,23 0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 0,34 S (Ω) 3,85 6,25 7,89 9,52 10, ,96 13,79 14,52 15,15 16,18 D (Ω) 3,85 6, ,5 7 7,5 8 8,5 9 9, ,5 11 0,36 0,37 0,39 0,4 0,41 0,43 0,44 0,45 0,47 0,48 0,49 16,67 17,57 17,95 18,75 19,51 19,76 20,45 21,11 21,27 21,86 22, Tabulka č.2 Žárovka Ž 2 6,3V; 0,3A (V) 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3 3,3 (ma) 64 85,2 103, ,6 150,2 163,9 176,6 189,1 200,5 211,7 S (Ω) 4,69 7,04 8, ,06 11,98 12,81 13,59 14,28 14,96 15,59 D (Ω) 14,15 16,39 18,18 19,23 20,55 21,90 23, ,32 26,78 29, ,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1 5,4 5,7 6 6, ,2 242, ,5 270, ,5 302,8 16,22 16,80 17,35 17,86 18,36 18,84 19,35 19,93 20,30 20,70 29,41 30,30 30,30 31,58 32,61 36,14 42,86 31,58 34, naměřené napětí naměřený proud S statický odpor D dynamický odpor

4 EDL 3.EB 5 4/11 7. VÝPOČTY Výpočet statického odporu: S S S apříklad pro S =1,5V a S =0,19A S S S 1,5 0,19 7,89 Výpočet dynamického odporu: D 1 1 apříklad pro +1 =4V, =3,5V, +1 =0,29A a =0,27A D ,29 3,5 0, GAFY VZ. PŘÍLOHA 9. SEZAM MĚŘÍCÍCH PŘÍSTOJŮ Zkratka ázev a typ přístroje Výrobní číslo regulovatelný zdroj STATO TYP V ručkový voltmetr AVOMET D A číslicový ampérmetr METEX ME 32 EJ Ž 1 Žárovka 11V; 0,5A Ž 2 Žárovka 6,3V; 0,3A

5 EDL 3.EB 5 5/ ZÁVĚ aším úkolem bylo změřit voltampérové charakteristiky dvou žárovek. Podle teoretického rozboru se odpor žárovek se zvětšujícím se napětí také zvětšuje, což nám potvrzují i výpočty a samozřejmě i grafy. Korekci proudu jsem vzhledem k rozdílu mezi odporem žárovek a vnitřnímu odporu neprováděl, protože odpor voltmetru je přibližně 26x10 3 krát větší než odpor žárovky Ž 1 a přibližně 14x10 3 než je odpor žárovky Ž 2. Podle těchto údajů bude chyba měření velmi malá což znamená zcela zanedbatelná. žárovky Ž 1 byl nejspíš proud měřen s velmi malou přesností nebo na špatném rozsahu což v důsledku znamenalo,že dynamický odpor až na první dvě hodnoty nabývá hodnot buď 25Ω nebo 50Ω což se mi zdá velice nepravděpodobné, že by tyto hodnoty měly takto vycházet. Kdybychom měřily u této žárovky proud s větší přesností, zcela jistě by dynamický odpor nenabýval jen hodnot 25Ω a 50Ω. Tato chyba byla zapříčiněna chybou obsluhy nebo nedostatečnou přesností měřícího přístroje.

6 EDL 3.EB 5 6/11 VOLTAMPÉOVÁ CHAAKTESTKA ŽÁOVKY Ž 1 0,55 0,5 (A) 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9, , ,5 12 (V)

7 EDL 3.EB 5 7/11 VOLTAMPÉOVÁ CHAAKTESTKA ŽÁOVKY Ž (ma) ,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 (V)

8 EDL 3.EB 5 8/11 ZÁVSLOST STATCKÉHO ODPO A APĚTÍ ŽÁOVKY Ž ,5 S (Ω) 20 17, ,5 10 7,5 5 2, ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9, , , 5 12 (V)

9 EDL 3.EB 5 9/11 ZÁVSLOST STATCKÉHO ODPO A APĚTÍ ŽÁOVKY Ž 2 22,5 S (Ω) 20 17, ,5 10 7,5 5 2, ,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 (V)

10 EDL 3.EB 5 10/11 ZÁVSLOST DYAMCKÉHO ODPO A APĚTÍ ŽÁOVKY Ž D (Ω) ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9, , ,5 12 (V)

11 EDL 3.EB 5 11/11 ZÁVSLOST DYAMCKÉHO ODPO A APĚTÍ ŽÁOVKY Ž 2 45 D (Ω) ,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 (V)

12