Fyzikální měření - Elektrický odpor - Všichni Všem


Materiál je formátu doc

Elektrický odpor

Detail materiálu

Autor:
Přidáno: 21.09.2010 12:56
Kategorie: Protokoly
Předmět: Fyzikální měření
Známka: 1.5
Hodnoceno: 2x
Popis: měření elektrického odporu


Stáhnout materiál

Oznámkuj materiál: 1 2 3 4 5

Nahlásit materiál

Doporučit přátelům




Náhled materiálu: Pozor! Náhled nemusí odpovídat skutečnosti. (v náhledu chybí obrázky a formátování se může lišit)


1. PROJEKT EXPERIMENTU
Cíl měření:
Sestavit varianty přímých metod měření odporu, vyhodnotit přednosti jednotlivých zapojení, porovnat výhody a odůvodnit je v matematických vztazích, srovnat s výsledky měření odporu můstkovou metodou.

Teoretický rozbor:

Elektrický odpor vyjadřuje schopnost tělesa klást odpor elektrickému proudu a v tomto prvku dochází pouze k přeměně elektrické energie na tepelnou. Definičním vztahem je zde tzv. Ohmův zákon
U……elektrické napětí [V]
I……elektrický proud [A]

Pro řešení stejnosměrných obvodů používáme Kirchhoffovy zákony

Jestliže obvodem prochází ustálený proud (v libovolném místě vodiče má stejnou hodnotu), částice s nábojem se nemohou hromadit, každé místo musí mít trvale stejný potenciál =>

1.Kirchhoffův zákon: součet okamžitých hodnot proudů všech větví obvodu spojených s daným uzlem je roven nule. Zpravidla volíme proudy vstupující do uzlu jako kladné a proudy vystupující z uzlu jako záporné. Obecně lze zapsat rovnicí:

2. Kirchhoffův zákon: součet okamžitých hodnot napětí ve větvích libovolné uzavřené smyčky elektrického obvodu je roven nule. Napětí na větvích se volí kladná, jestliže proud ve větvi v daném okamžiku prochází ve smyslu orientace smyčky a jako záporná, jestliže prochází v opačném směru. Obecně lze zapsat rovnicí:

Metodou Ohmova zákona (výchylkovou metodou) můžeme změřit ohmický odpor. Metoda spočívá v tom, že měřeným rezistorem připojeným na stejnosměrné napětí prochází stejnosměrný proud, měří se ampérmetrem a je označen Ix , který vyvolá na odporu úbytek napětí měřený voltmetrem a značený jako Ux. Dosazením do Ohmova zákona se vypočítá odpor:

Přímá metoda měření:

• metoda pro měření malých odporů (obvykle do 50  )

Podle obr. 1. a 1. Kirchhoffova zákona je

(2)

Budiž RV vnitřní odpor voltmetru. Použijme (1) pro přepsání (2):

(3)

 

 

Upravme do tvaru:

(4)

R lze počítat jako , pokud je .
• metoda pro měření velkých odporů (obvykle nad 1 k)

V obvodu z obr. 2 platí:

(5)

RA vnitřní odpor ampérmetru

Jistě tedy

(6)

R lze počítat jako , pokud je .

Měření elektrického odporu můstkovou metodou

Můstek (Wheatstonův) tvoří čtyři rezistory s odpory R1 až R4 (obr. 3), jimiž prochází proudy I1, I2, I3, I4 a galvanometr s odporem Rg protékaný proudem Ig. K určení čtyř neznámých proudů stačí sestavit podle Kirchhoffových zákonů čtyři rovnice:

(7)

Jestliže galvanometrem neprochází proud, je

(8)

Z (8) dostaneme:

(9)

R1, R2, R3 známé odpory
R4 neznámý odpor

Pro dosažení vysoké přesnosti měřeného odporu je vhodné, aby hodnota odporu R3 byla přibližně stejná jako R4.

 

 

 

 

 

Obrázek 1.

 


Obrázek 2.

 


Obrázek 3.


Nejistoty měření
Známe-li třídu přesnosti přístroje určujeme velikost absolutní nejistoty ux – určujeme u analogových (ručkových) měřících přístrojů.
Třída přesnosti určuje skupinu měřících přístrojů, které splňují určité metrologické požadavky stanovené k udržení chyb v rozsahu specifikovaných mezních hodnot. Pro stanovení třídy přesnosti se přístroje kalibrují podle normálu. Číselná hodnota třídy přesnosti přístroje se při této kalibraci určí jako maximální hodnota relativní chyby v % zaokrouhlená na nejblíže vyšší hodnotu doporučené řady čísel. Vymezuje interval , ve kterém leží pravá hodnota měřené veličiny.
Velikost absolutní nejistoty se vypočítá:
M…měřící rozsah
p…třída přesnosti měřícího přístroje
2. REALIZACE EXPERIMENTU
Měřící prostředky
 9 spojovacích vodičů
 analogový voltmetr 573/617
 analogový ampérmetr 323/164
 stabilizovaný zdroj napětí
 rezistor s neznámým odporem
 galvanometr 199/99
 odporová dekáda 153/161 typ M1T460
 potenciometr (100 ) IP00
Postup měření
Dle obr. 1 jsme zapojily obvod pro přímé měření malých odporů (velikost rezistoru jsme zvolily 100 Ω). Z voltmetru a ampérmetru jsme odečetly hodnoty UV a IA. Zvolily jsme příslušné rozsahy měřících přístrojů tak, aby se ručička vyskytovala ve 3. třetině rozsahu.
Postup opakujeme pro zapojení obvodu pro přímé měření velkých odporů (využily jsme rezistor o velikosti 15 k Ω) podle obr. 2.
Obvod jsme zapojily podle obr 3. a sestavily jsme můstek. Jako R3 jsme použily odporovou dekádu. Na ní jsme hledaly takovou hodnotu odporu, aby galvanometrem neprocházel proud. Pomocí nalezené hodnoty jsme vypočítaly R4.
Určily jsme nejistoty měření způsobené ampérmetrem a voltmetrem.

Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot
Počet dílků na ampérmetru Počet dílků na voltmetru Rozsah stupnice ampérmetru Rozsah stupnice voltmetru UV [V] IA [mA] MA
[mA] MV
[V] pA pV R [Ω]
1 93 92 120 150 4,60 46,5 60 7,5 2 2 98,925
2 76 80 120 150 4,00 38,0 60 7,5 2 2 105,263
3 65 69 120 150 3,45 32,5 60 7,5 2 2 106,154

Počet dílků na ampérmetru Počet dílků na voltmetru Rozsah stupnice ampérmetru Rozsah stupnice voltmetru UV [V] IA [mA] MA [mA] MV
[V] pA pV R [Ω]
1 68,5 54,5 120 150 5,45 0,343 0,6 15 2 2 15912,409
2 68,0 53,5 120 150 5,35 0,340 0,6 15 2 2 15735,294
3 68,0 53,5 120 150 5,35 0,340 0,6 15 2 2 15735,294
R1 [ Ω] R2 [ Ω] R3 [ Ω] R4 [ Ω] Rp [ Ω] Mg [mA] pg
220 560 38 96,727 100 4 2

 


Příklady výpočtů
Výpočet proudu:

Výpočet napětí:

nc…celkový počet dílků na stupnici
nd… počet odečtených dílků
M…měřící rozsah

Výpočet odporu:

 

Výpočet nejistot měření:

 

uR [ Ω] uI [mA] uU [V]
1.metoda 0,150 1,200 0,150
2.metoda 0,900 0,012 0,300

 

 

 

Výpočet průměrných hodnot:

Průměrný odpor:

1.měření:

2.měření:
3. VYHODNOCENÍ MĚŘENÍ
Naměřené výsledky
1. měření: R = 103,477 ± 0,150 Ω
2. měření: R = 15794,332 ± 0,900 Ω
U 3. měření můstkovou metodou jsme stanovily hodnotu odporu R na 96,727 Ω.
Závěr
U první metody jsme do obvodu zapojily resistor se štítkovou hodnotou 100 Ω. Námi naměřená a vypočítaná hodnota vyšla o 3,477 Ω více. To mohlo být způsobeno příliš pomalým odečítáním hodnot ze stupnic měřících přístrojů, čímž mohlo dojít k zahřívání vodičů a zvyšování odporu.
U druhé metody jsme do obvodu zapojily resistor se štítkovou hodnotou 15 kΩ. V tomto měření nám rozdíl vyšel podstatně větší a to zřejmě ze stejných důvodů.
Nejpřesněji nám vyšlo měření 3. metodou (můstkovou), kde se nám odpor lišil nejméně.
 


...
pokud chcete materiál celý, musíte si jej stáhnout (stažení je zdarma)

 
novinky

Přidat komentář

Ohodnoť materiál Elektrický odpor.


 
typ

Podobné materiály

Podobné materiály k materiálu: Elektrický odpor

lupa
Rychlá navigace
přejdi rychleji k hledaným materiálům


 
statistika
Statistika
Jak jsme na tom?

Studentů: 40994
Materiálů střední školy: 3630
Materiálů vysoké školy: 1596
Středních škol: 806
Vysokých škol: 63



© 2010 - 2020 Všichni Všem - Smluvní podmínky | Kde to jsem? | Kontakty | Reklama
Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace