PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Podobné dokumenty
Fyzikální praktikum II

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

2. Stanovte hodnoty aperiodizačních odporů pro dané kapacity (0,5; 1,0; 2,0; 5,0 µf). I v tomto případě stanovte velikost indukčnosti L.

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Fyzikální praktikum...

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

Fyzikální praktikum...

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Posuzoval:... dne:...

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

I Mechanika a molekulová fyzika

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jiří Kozlík dne:

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Praktikum III - Optika

Fyzikální praktikum II

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu. P = 1 T

Praktikum II Elektřina a magnetismus

1. Změřit metodou přímou závislost odporu vlákna žárovky na proudu, který jím protéká. K měření použijte stejnosměrné napětí v rozsahu do 24 V.

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Přechodové jevy v RLC obvodu. stud. skup.

Praktikum III - Optika

Fyzikální praktikum II

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.XI. Název: Měření stočení polarizační roviny

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Fyzikální praktikum II

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.III. Název: Mřížkový spektrometr

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Praktikum IV

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 11 Název: Dynamická zkouška deformace látek v tlaku

Fyzikální praktikum I

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

1. Změřte průběh intenzity magnetického pole na ose souosých kruhových magnetizačních cívek

I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. XXII. Název: Diferenční skenovací kalorimetrie

Fyzikální praktikum III

3. Diskutujte výsledky měření z hlediska platnosti Biot-Savartova zákona.

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Praktikum III - Optika

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky termistoru. stud. skup.

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 10 Název: Rychlost šíření zvuku. Pracoval: Jakub Michálek

Fyzikální praktikum I

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Praktikum III - Optika

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

Praktikum III - Optika

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.10 Název: Hallův jev. Pracoval: Lukáš Ledvina

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecně fyziky MFF UK. úlohač.11 Název: Dynamická zkouška deformace látek v tlaku

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

1. Změřte statickou charakteristiku termistoru pro proudy do 25 ma a graficky ji znázorněte.

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Praktikum III - Optika

Úloha 1: Zapojení integrovaného obvodu MA 7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu

Měření kapacity kondenzátoru a indukčnosti cívky. Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance pomocí TG nebo SC

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

Studium tranzistorového zesilovače

2 (3) kde S je plocha zdroje. Protože jas zdroje není závislý na směru, lze vztah (5) přepsat do tvaru:

Obrázek 1: Schema čtyřbodového zapojení (převzato z [1]) 2. Změřte odpor šesti drátů Wheatstoneovým a Thomsonovým můstkem Metra - MTW.

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM IV Jaderná a subjaderná fyzika

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrického pole

Název: Měření nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru v RC obvodu, určení časové konstanty a její závislosti na odporu

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703).

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

1. Měřením na rotačním viskozimetru zjistěte, zda jsou kapaliny připravené pro měření newtonovské.

Fyzikální praktikum II - úloha č. 5

Datum měření: , skupina: 9. v pondělí 13:30, klasifikace: Abstrakt

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Měření indexu lomu Jaminovým interferometrem

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Rezonanční jevy na LC oscilátoru a závaží na pružině

Úloha č.: XVII Název: Zeemanův jev Vypracoval: Michal Bareš dne Posuzoval:... dne... výsledek klasifikace...

Pedagogická fakulta v Ústí nad Labem Fyzikální praktikum k elektronice 2 Číslo úlohy : 1

PRAKTIKUM IV Jaderná a subjaderná fyzika

Transkript:

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus Úloha č.: XVIII Název: Přechodové jevy v RLC obvodu Pracoval: Pavel Brožek stud. skup. 12 dne 24.10.2008 Odevzdal dne: Hodnocení: Připomínky: Kapitola referátu Možný počet bodů Udělený počet bodů Teoretická část 0 3 Výsledky měření 0 10 Diskuse výsledků 0 4 Závěr 0 2 Seznam použité literatury 0 1 Celkem max. 20 Posuzoval: dne

1 Pracovní úkol 1. Sestavte obvod podle obr. 1 a změřte pro obvod v periodickém stavu závislost doby kmitu T na velikosti zařazené kapacity. (C = 0, 5 10 µf, R = 20 Ω). Výsledky měření zpracujte graficky a vyhodnoťte velikost indukčnosti L zařazené v obvodu. 2. Stanovte hodnoty aperiodizačních odporů pro deset hodnot kapacit zařazeného kondenzátoru (1 10 µf). I v tomto případě stanovte velikost indukčnosti L. 3. Změřte závislost relaxační doby obvodu RC na velikosti odporu nebo kapacity v obvodu. Výsledky měření zpracujte graficky a porovnejte s teoretickými. 2 Teorie 2.1 Periodický stav RLC obvodu Proud I v sériovém RLC obvodu splňuje rovnici d 2 I dt 2 + R L di dt + 1 LC I = 0, (1) kde R, L a C jsou odpor, indukčnost cívky a kapacita kondenzátoru. Jestliže využijeme počíteční podmínky I(0) = 0, dostaneme pro 1 LC R2 4L > 0 periodické řešení 2 ( ) I(t) = K 1 e R 1 2L t sin LC R2 4L 2 t, (2) kde K 1 je konstanta, kterou nepotřebujeme blíže určit. Jestliže bude 1 zanedbat a pak máme pro úlhovou frekvenci kmitů vztah LC R2 4L, můžeme člen R2 2 4L 2 ω = 1 LC. (3) Z něj vyjádříme indukčnost cívky L = T 2 4π 2 C. (4) 2.2 Mezně aperiodický stav RLC obvodu Pro 1 LC = R2 4L 2 má rovnice (1) řešení I(t) = K 2 te R 2L t, (5) proud má tedy narozdíl od periodického řešení stále stejné znaménko. Z podmínky pro mezně aperiodický stav můžeme vyjádřit indukčnost L = CR2 4. (6) 2.3 Relaxační doba RC obvodu Proud v sériovém RC obvodu splňuje rovnici která má řešení kde τ je relaxační doba. Pro τ tedy máme vztah di dt + 1 RC I = 0, (7) I(t) = K 3 e 1 RC t = K 3 e t τ, (8) τ = RC. (9) 2

3 Výsledky měření 3.1 Periodický stav RLC obvodu Sestavil jsem obvod podle obrázku 1. Obrázek 1: Zapojení obvodu Pomocí programu ISES jsem v sériovém RLC obvodu s periodickými kmity změřil pro různé kapacity, stejný odpor R = 20 Ω a stejnou cívku délku deseti period. Největší chyba měření byla pravděpodobně způsobena nepřesným odečtem hodnot času v programu, odhaduji ji na σ 10T = 1 10 3 s, chyba určení periody T je tedy σ T = 1 10 4 s. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce 1. Tabulka 1: Naměřené periody kmitů C [µf] 10T [ms] T [ms] 0,1 26 2,6 0,3 47 4,7 0,5 62 6,2 1 90 9,0 2 132 13,2 5 215 21,5 Závislost doby kmitu T na velikosti kapacity C je znázorněna v grafu 1. Pro určení indukčnosti cívky jsem spočítal indukčnosti při použití každého kondenzátoru podle vzorce (4) a spočítal jejich aritmetický průměr. 3.2 Mezně aperiodický stav RLC obvodu L = (2, 0 ± 0, 2) H (10) Postupným zvyšováním odporu R jsem pro kondenzátory zjistil velikost odporu, při které periodický průběh přejde na průběh aperiodický. Chyba aperiodizačního odporu je odhadnuta jako šířka pásma odporů, pro které z průběhu napětí není možné spolehlivě poznat, zda se jedná o periodický nebo aperiodický průběh. Naměřené aperiodizační odpory jsou uvedeny v tabulce 2. Ze vzorce (6) jsem pro každý kondenzátor získal indukčnost cívky, poté jsem spočítal jejich aritmetický průměr. L = (1, 1 ± 0, 2) H (11) 3

Graf 1: Závislost periody T na kapacitě C 20 Naměřené hodnoty 15 T [ms] 10 5 0 0 1 2 3 4 5 C [µf] Tabulka 2: Naměřené aperiodizační odpory C [µf] R [Ω] σ R [Ω] 0,5 2850 200 1 2000 200 2 1500 100 5 980 100 4

3.3 Relaxační doba RC obvodu Pomocí programu ISES jsem určil hodnoty 1 τ pro různé odpory a kapacity. Největším zdrojem chyb bylo pravděpodobně vybírání bodů z křivky v programu, podle toho jsem odhadl chyby měření. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce 3. Tabulka 3: Naměřené relaxační doby 1 C [µf] R [kω] τ [s 1 ] σ τ 1 [s 1 ] τ [ms] σ τ [ms] 0,2 50 99 2 10,1 0,2 0,5 20 100 2 10,0 0,2 1 10 101 2 9,9 0,2 2 5 98 2 10,2 0,2 5 2 98 2 10,2 0,2 1 1 980 30 1,02 0,03 1 5 201 5 5,0 0,1 1 20 48 1 20,8 0,4 1 30 33 1 30,3 0,9 1 40 24 1 42 2 1 50 20,2 0,5 50 1 1 80 12,5 0,5 80 3 1 100 10,5 0,2 95 2 Závislost relaxační doby τ na odporu R při konstantní kapacitě C = 1 µf je znázorněna v grafu 2. τ [ms] Graf 2: Závislost relaxační doby τ na odporu R při konstantní kapacitě C = 1 µf 100 Naměřené hodnoty 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 R [kω] 5

4 Diskuse výsledků Ukázalo se, že při určování indukčnosti cívky z periody kmitů periodického průběhu platilo 1 R 2 4L 2 LC a zanedbání členu R2 4L tedy bylo oprávněné. 2 Při určování aperiodizačních odporů bylo zaznamenáváno i rušení, které znesnadňovalo určení průběhu napětí. Indukčnosti určené při periodickém průběhu a mezně aperiodickém průběhu se neshodují v rámci chyby měření. Mohlo to být způsobeno podceněním chyby vzniklé rušením. Z grafu 2 je patrné, že relaxační doba τ je přímo úměrná odporu R. Z tabulky 3 je také vidět, že při zachování součinu RC = 10 ms se relaxační doba τ v rámci své chyby se součinem shoduje. Potvrdila se tak teoretická závislost τ = RC. 5 Závěr Změřil jsem závislost doby kmitu T na velikosti zařazené kapacity v periodickém stavu, závislost jsem znázornil v grafu 1. Určil jsem velikost indukčnosti L = (2, 0 ± 0, 2) H (12) Stanovil jsem hodnoty aperiodizačních odporů pro různé kapacity. Jejich velikosti jsou uvedeny v tabulce 2. Z aperiodizačních odporů a kapacit jsem určil velikost indukčnosti cívky L = (1, 1 ± 0, 2) H (13) Nakonec jsem změřil závislost relaxační doby obvodu RC na velikosti odporu, závislost je znázorněna v grafu 2. Bylo ověřeno, že se teoretické výsledky shodují s naměřenými hodnotami. Reference [1] J. Englich: Úvod do praktické fyziky I, Matfyzpress, Praha 2006 [2] R. Bakule, J. Šternberk: Fyzikální praktikum II - Elektřina a magnetismus, SPN, Praha 6