2. POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU

Transkript

1 IEDL 3.EB 4 1/5 1. ZADÁÍ a) Změřte odpor předložených rezistorů porovnávací metodou pomocí ručkového voltmetru a odporové sady b) Měření proveďte jednou za podmínky = a jednou za podmínky = 0,2. c) Předložené rezistory změřte přesným číslicovým měřidlem a údaj porovnejte s hodnotami zjištěnými porovnávací metodou. 2. POPIS MĚŘEÉHO PŘEDMĚT Jm. hodnota Tolerance Jm. zatížení Provedení 390 Ω ±10 % 6 W 2,21 kω ±1 % 0,125 W Metaloxidový rezistor 22 kω ±2 % 0,25 W hlíkový rezistor 2,2 MΩ ±5 % 0,25 W hlíkový rezistor 3. TEOETICKÝ OZBO 3.1 OZBO PŘEDPOKLÁDAÝCH LASTOSTÍ MĚŘEÉHO PŘEDMĚT Základní vlastností všech rezistorů je jejich odpor. ideálním případě by rezistor měl vykazovat pouze čistý odpor. eměl by být závislí na jakýchkoli vnějších vlivech. zhledem k tomu, že toto neplatí se u rezistorů udávají i další vlastnosti. rezistorů se udávají tyto vlastnosti: jmenovitá hodnota, tolerance, jmenovité zatížení, teplotní součinitel odporu rezistoru, nejvyšší dovolené napětí. Jmenovitá hodnota udává předpokládaný odpor rezistoru. Tato hodnota je udávána výrobcem a je přímo napsána na povrchu samotného rezistoru. a rezistoru ji můžeme najít buď jako barevný kód a nebo je na něm napsána číselně. Tolerance je údaj, který nám udává o kolik procent se může skutečná hodnota odporu rezistoru od jmenovité hodnoty lišit. Tato hodnota je uvedena přímo na rezistoru formou písmenného kódu a nebo v případě barevného značení rezistoru je tato hodnota udávána příslušnou barvou. Jmenovité zatížení rezistoru udává výkon, který se smí za určitých normou stanovených podmínek přeměnit na teplo, aniž by teplota na povrhu rezistoru překročila přípustnou velikost. Hodnotu jmenovitého zatížení najdeme buď napsanou přímo na rezistoru a nebo je uvedena v katalogu. Teplotní součinitel odporu rezistoru určuje změnu odporu rezistoru způsobenou změnou jeho teploty. dává o kolik se může odpor rezistoru maximálně zvětšit při vzrůstu teploty rezistoru o 1 C v rozsahu teplot, ve kterých je změna odporu vratná. Toho, aby se odpor rezistoru s přibývající teplotou neměnil se dosahuje tím, že se používají materiály s nízkým teplotním součinitelem odporu. ejvětší dovolené napětí určuje maximální možné napětí na vývodech součástky. Při jeho překročení by molo dojít k poškození rezistoru.

2 IEDL 3.EB 4 2/5 3.2 OZBO MĚŘÍCÍ METODY Tato metoda existuje ve dvou možných zapojeních. Jsou to zapojení: pro velké odpory, pro malé odpory. My se však budeme zabývat jen metodou pro malé pro malé odpory. Při této metodě je důležité, aby obvodem tekl konstantní proud. Potom platí: kde je měřený rezistor, je úbytek napětí na měřeném rezistoru, je odporový normál a je úbytek napětí na odporovém normálu. Po úpravě tohoto vztahu dostaneme vzorec pro výpočet měřeného odporu. Tento vztah bude vypadat takto: případě, že použijeme k měření ručkový přístroj a měříme obě napětí na stejném rozsahu, můžeme k výpočtu použít místo napětí výchylku měřícího přístroje. Potom tento vztah bude vypadat takto: kde je výchylka voltmetru při měření měřeného odporu a je výchylka voltmetru při měření odporového normálu. Při této metodě se procentuální chyba vypočte podle vztahu: m kde m je procentuální chyba měření, je odporový normál, je měřený rezistor a je vnitřní odpor voltmetru. Z tohoto vztahu vyplívá, že procentuální bude tím menší, čím menší bude rozdíl mezi odporem odporového normálu a odporem měřeného rezistoru. To znamená, že když bude odpor normálu a měřeného rezistoru stejný, bude procentuální chyba měření rovna nule.

3 IEDL 3.EB 4 3/5 4. SCHEMA ZAPOJEÍ regulovatelný zdroj napětí číslicový voltmetr měřený rezistor odporový normál 5. POSTP MĚŘEÍ a) Zapojte přístroje podle schéma zapojení. Jako zapojte předložený rezistor. b) a odporovém normálu nastavte jmenovitou hodnotu měřeného rezistoru. c) Hodnotu odporového normálu zapište do d) egulovatelným zdrojem nastavte takové napětí, aby zatížení měřeného rezistoru nepřesáhlo maximálně 20% jmenovitého zatížení měřeného rezistoru. e) Změřte úbytek napětí na měřeném rezistoru a zapište jej do f) Změřte úbytek napětí na odporovém normálu a zapište jej do g) Opakujte tento postup pro další rezistor od bodu a). Pokud jste už změřili všechny rezistory nebo nemůžete na odporovém normálu nastavit odpovídající velikost odporu pokračujte následujícím bodem. h) Zapojte přístroje podle schéma zapojení. Jako zapojte předložený rezistor. i) a odporovém normálu nastavte 20% jmenovité hodnoty měřeného rezistoru. j) Hodnotu odporového normálu zapište do k) egulovatelným zdrojem nastavte takové napětí, aby zatížení měřeného rezistoru nepřesáhlo maximálně 20% jmenovitého zatížení měřeného rezistoru.

4 l) Změřte úbytek napětí na měřeném rezistoru a zapište jej do m) Změřte úbytek napětí na odporovém normálu a zapište jej do n) Opakujte tento postup pro další rezistor od bodu h). 6. TABLKY AMĚŘEÝCH A YPOČTEÝCH HODOT IEDL 3.EB 4 4/5 Tabulka č.1 = jm jm (Ω) 390 2,21k 22k 2,2M (Ω) 390 2,21k 22k (Ω) 10M 10M 10M 10M () 7,07 5,25 10, () 7,15 5,7 10, (Ω) 385, ,02k S (Ω) 386 2,21k 22k 2,202M r (%) 0,104 7,87-0, Tabulka č.2 =0,2 jm jm (Ω) 390 2,21k 22k 2,2M (Ω) ,4k 440k (Ω) 10M 10M 10M 10M () 5,96 7,13 16,01 16,40 () 1,206 1,426 3,303 3,282 (Ω) 385,5 2,21k 21,33k 2,199M S (Ω) 386 2,21k 22k 2,202M r (%) 0, ,045 0,136 jm jmenovitý odpor rezistoru odpor normálu vnitřní odpor voltmetru úbytek napětí na měřeném odporu úbytek napětí na odporové dekádě vypočítaný odpor měřeného rezistoru S skutečný odpor měřeného rezistoru r relativní chyba 7. ÝPOČTY a) ýpočet odporu: apříklad pro =390Ω, =7,07 a =7,15: 7, ,6 7,15

5 IEDL 3.EB 4 5/5 b) ýpočet relativní chyby: r S S apříklad pro S =386Ω a =385,6Ω: r S S , ,104% 8. SEZAM MĚŘÍCÍCH PŘÍSTOJŮ Zkratka ázev a typ přístroje ýrobní číslo regulovatelný zdroj STATO TYP číslicový voltmetr METE ME-32 S 232C sada odporových dekád předložený rezistor ZÁĚ aším úkolem bylo změřit předložené rezistory porovnávací metodou. Jako normálového odporu jsme použily odporových dekád. ejdříve jsme měli změřit předložené odpory za podmínky =. Teoretického rozboru vyplívá, že za této podmínky je měření nejpřesnější. zhledem k tomu, že jsem však měřil za podmínky = jm. Projevila se zde chyba určená odchylkou skutečné hodnoty odporu a jmenovité hodnoty odporu. Tato chyba však nebyla nijak vysoká. Pohybovala se okolo 0,1%. Pouze u rezistoru se jmenovitou hodnotou 2,21kΩ dosáhla relativní chyba téměř 8%, což výrazně přesahuje toleranci pro tento rezistor. Tato chyba byla nejspíše zapříčiněna chybou obsluhy. Bohužel jsme za této podmínky nemohli změřit rezistor se jmenovitou hodnotou 2,2MΩ. Toto bylo zapříčiněno moc vysokým odporem rezistoru. Za druhé podmínky pro měření odporů porovnávací metodou =0,2 jsem udělal stejnou chybu a měřil jsem za podmínky =0,2 jm. Takže by se měla opět projevit určená rozdílem mezi jmenovitou a skutečnou hodnotou odporu měřených rezistorů. Celkem překvapivě byla za této podmínky relativní chyba u rezistoru se jmenovitou hodnotou 2,21kΩ 0%, zatímco za předchozí podmínky byla relativní chyba 8%. dalších rezistorů se relativní chyba pohybovala okolo 0,13%. Jediná odchylka nastala u rezistoru se jmenovitou hodnotou 22kΩ, kde relativní chyba přesáhla 3%. Tolerance u tohoto rezistoru je 2%, takže je celkem pravděpodobné, že tato chyba mohla vzniknout nepřesností odporových dekád a nebo chybou pozorovatele. I přes tyto chyby se prokázalo, že je tato metoda pro měření odporů velice přesná.