Transcript Prąd - elektryczny - Prezentacja

Badanie prądu elektrycznego z
wykorzystaniem programu
komputerowego COACH
Teresa Stoltmann
Anna Kamińska
UAM Poznań
I.
Stosowane przyrządy i materiały






Zestaw komputerowy
Interfejs pomiarowy z programem COACH
Źródło prądu stałego
Oporniki laboratoryjne
Potencjometr
Mierniki prądu – amperomierze i
woltomierze
Przewody elektryczne.

II. Wykonane doświadczenia:
 Badanie prawa Ohma.
 Wyznaczanie oporu zastępczego dwóch oporników
połączonych szeregowo.
3. Wyznaczanie oporu zastępczego dwóch oporników
połączonych równolegle.
4. Badanie I prawa Kirchhoffa.
5. Badanie prądu rozładowania kondensatora.
Ad. 1. Cel doświadczenia: Wyznaczanie zależności
I(U) dla danego opornika.
R = 100 Ω
P O T E N C JO M E T R
A
V
Wyniki
Poniższa tabela pokazuje otrzymane wyniki napięcia (V) i natężenia
prądu ( mA) oraz oporu elektrycznego R [Ω] jako ilorazu U [V]/ I[A]
U
V
I
mA
R
Ω
1,566464103 15,74642247 99,48063
1,566464103 16,12798535 97,12708
1,558571551 16,12798535 96,63771
1,566464103 15,36485959 101,9511
1,566464103 15,36485959 101,9511
1,566464103 16,12798535 97,12708
1,574356655 16,12798535 97,61645
1,582249206 16,12798535 98,10582
1,582249206 15,36485959 102,9784
1,590141758 16,12798535 98,59519
U
I
R
1,676959829
16,89111111 99,28061
1,684852381
17,27267399 97,54439
1,684852381
17,27267399 97,54439
1,676959829
16,89111111 99,28061
1,676959829
16,89111111 99,28061
1,684852381
16,89111111 99,74787
1,684852381
16,89111111 99,74787
1,684852381
16,89111111 99,74787
1,676959829
16,89111111 99,28061
1,676959829
16,89111111 99,28061
1,684852381
16,89111111 99,74787
U
I
R
1,866381075 18,41736264 101,3381
1,866381075 18,41736264 101,3381
1,858488523 18,79892552 98,86142
1,866381075 18,79892552 99,28126
1,858488523 18,41736264 100,9096
1,858488523 18,79892552 98,86142
1,858488523 18,79892552 98,86142
1,866381075 18,79892552 99,28126
1,858488523 18,41736264 100,9096
1,858488523 18,79892552 98,86142
1,858488523 18,41736264 100,9096
U
I
R
2,189975702 21,85142857 100,2212
2,189975702 21,46986569 102,0023
2,18208315 21,85142857 99,85998
2,189975702 21,85142857 100,2212
2,18208315 21,85142857 99,85998
2,197868254 22,23299145 98,85616
2,197868254 21,46986569 102,3699
2,197868254 22,23299145 98,85616
2,205760806 21,85142857 100,9436
U
I
R
4 ,5 1 0 3 8 5 9 5 9
4 4 ,3 6 3 6 3 8 5 8 1 0 1 ,6 6 8 5
4 ,5 1 0 3 8 5 9 5 9
4 4 ,7 4 5 2 0 1 4 7 1 0 0 ,8 0 1 6
4 ,5 1 0 3 8 5 9 5 9
4 4 ,7 4 5 2 0 1 4 7 1 0 0 ,8 0 1 6
4 ,5 1 0 3 8 5 9 5 9
4 4 ,3 6 3 6 3 8 5 8 1 0 1 ,6 6 8 5
4 ,5 0 2 4 9 3 4 0 7
4 4 ,7 4 5 2 0 1 4 7 1 0 0 ,6 2 5 2
4 ,5 1 0 3 8 5 9 5 9
4 5 ,1 2 6 7 6 4 3 5 9 9 ,9 4 9 2 4
4 ,5 1 8 2 7 8 5 1
4 4 ,7 4 5 2 0 1 4 7 1 0 0 ,9 7 7 9
4 ,5 1 8 2 7 8 5 1
4 5 ,1 2 6 7 6 4 3 5 1 0 0 ,1 2 4 1
4 ,5 4 1 9 5 6 1 6 6
4 5 ,1 2 6 7 6 4 3 5 1 0 0 ,6 4 8 8
4 ,5 9 7 2 0 4 0 2 9
4 5 ,8 8 9 8 9 0 1 1
1 0 0 ,1 7 9
Wyniki pomiarów przedstawia poniższe wykresy wykonane w
programie Coach 5 .
Wnioski


Otrzymane wyniki potwierdzają
fakt, że wraz ze wzrostem napięcia
proporcjonalnie wzrasta natężenie
prądu płynącego w przewodniku.
Opór elektryczny R to iloraz
napięcia i natężenia prądu. Jest
stały dla danego przewodnika i
wynosi w tym doświadczeniu 100 Ω.
Ad. 2. Cel doświadczenia: Wyznaczenie oporu zastępczego
dwóch oporników połączonych szeregowo.
R 1 = 100 Ω
R 2 = 100 Ω
A
V
Otrzymane wyniki
U
V
I
mA
4,676129548
4,676129548
4,676129548
4,668236996
4,676129548
4,676129548
4,676129548
4,676129548
4,676129548
4,676129548
24,14080586
23,75924298
24,14080586
24,14080586
23,75924298
23,75924298
23,75924298
23,75924298
23,75924298
24,14080586
O pór
Ω
193,7022971
196,8130699
193,7022971
193,3753589
196,8130699
196,8130699
196,8130699
196,8130699
196,8130699
193,7022971
Fragment wyników uzyskanych w programie Coach
5.
R  R1  R 2
R  100   100 
R  200 
W połączeniu szeregowym oporników opór
zastępczy obliczamy ze wzoru:
R  R1  R 2
R  100   100 
R  200 


Wnioski
W połączeniu szeregowym opór
zastępczy kilku jest większy od
oporu każdego z nich. Wraz z
dołączeniem kolejnych oporników
opór zastępczy będzie wzrastał.
Ad. 3. Cel doświadczenia
Wyznaczenie oporu zastępczego dwóch oporników
połączonych równolegle.
V
R1
R2
A
R 1 = 100Ω ,
R 2 = 100Ω
O trzym ane w yniki
U
V
I
mA
R
Ω
4,526171062 90,53274725
49,99484937
4,526171062 90,91431013
49,78502345
4,526171062 90,91431013
49,78502345
4,526171062 90,53274725
49,99484937
4,526171062 90,91431013
49,78502345
W połączeniu równoległym opór zastępczy dwóch oporników
połączonych równolegle obliczamy ze wzoru:
Wnioski:

W połączeniu równoległym opór
zastępczy dwóch oporników jest
mniejszy od oporu każdego z nich.
Wraz z dołączaniem kolejnych
oporników opór zastępczy będzie
malał.

Ad. 4. Cel doświadczenia:
Zbadanie zależności natężeń prądu
płynącego w dwóch opornikach
połączonych równolegle od
całkowitego natężenia prądu w
obwodzie.
Badane zjawisko: I prawo Kirchhoffa
Prawo to dotyczy węzła obwodu elektrycznego,
tzn. punktu, w którym łączy się kilka
przewodów.
I
I1
I2
Zmontowano obwód elektryczny, tak, jak na poniższym
schemacie.
R =1 00Ω
R 1 =5 1Ω
R 2 =5 1Ω
Wyniki pomiarów:
U1
V
I1
mA
U2
V
I2
mA
I
mA
0,183150183 17,82661783
0,1782661 78 17,82661783 38,64019536
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,188034188 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,64019536
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,826617 83
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783
37,8770696
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783
37,8770696
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783 38,25863248
0,183150183 17,82661783
0,178266178 17,82661783
37,8770696
37,8770696
37,8770696
Otrzymane wyniki pokazują zależność opisaną przez I prawo
Kirchhoffa:
I = I1 + I 2
I  18,32 m A +18,32 m A
I  37 m A
Wykres pokazuje zależność natężeń prądu płynącego przez dwa
połączone równolegle oporniki ( zielony i fioletowy) od całkowitego
prądu płynącego w obwodzie ( czarny).
Wnioski:

W łączeniu równoległym oporników
suma natężeń płynących przez
poszczególne oporniki jest równa
całkowitemu natężeniu prądu w
obwodzie.
Ad. 5. Cel doświadczenia: Zbadanie zależności napięcia od
czasu w trakcie rozładowania kondensatora

Badane zjawisko: Rozładowanie
kondensatora naładowanego
wcześniej poprzez podłączenie do
źródła prądu stałego, jak widać na
poniższym schemacie. Maksymalne
napięcie na kondensatorze wyniosło
5 V.
Następnie kondensator odłączono od źródła prądu i wykonano pomiar
napięcia w czasie rozładowania, w ciągu 20 sekund.
V
Poniższy wykres przedstawia prąd rozładowania kondensatora
o pojemności 3,3 F
Rozładowanie kondensatora
Zdjęcia: od lewej A. Kamińska i T. Stoltmann oraz interfejs
pomiarowy używany do badania prawa Ohma.