Изучение закона Ома - файл n1.doc

Изучение закона Ома
скачать (112 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc112kb.02.11.2012 09:05скачать

n1.doc

И З У Ч Е Н И Е З А К О Н А О М А
Цель работы:   1) знакомство с простейшими электрическими схемами и приобретение навыков работы с электроизмерительными приборами;

2) экспериментальная проверка закона Ома для участка электрической цепи.

Схема экспериментальной установки




БП – блок питания:

В – выпрямитель;

П – потенциометр;

V – вольтметр;
K – ключ;
А – миллиамперметр;
R – магазин сопротивлений.


Описание методики и установки
Как известно, сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению (разности потенциалов) U на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению R (или прямо пропорциональна величине ):

. (1)

Выражение (1), хорошо известное как закон Ома для участка цепи, позволяет, в частности, определить сопротивление этого участка по измеренным значениям силы тока и напряжения:
(2)
Если, не меняя напряжения, измерять силу тока при различных значениях сопротивления, то, согласно (1), напряжение U будет коэффициентом пропорциональности между током I и величиной 1/R. Таким образом, график зависимости I (1/R) должен представлять собой прямую, проходящую через начало координат. Значение напряжения можно найти как тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс:

(3)

Источником питания в экспериментальной установке служит переменное (сетевое) напряжение. Выпрямитель В, входящий в состав блока питания БП, преобразует это напряжение в постоянное. Потенциометр П позволяет изменять величину постоянного напряжения U на выходе из блока питания (практически это осуществляется вращением ручки на панели БП). Измеряется величина U вольтметром V, шкала которого также выведена на панель БП.

Исследуемый участок цепи состоит из последовательно соединенных ключа K, миллиамперметра А, служащего для измерения силы тока I, и магазина сопротивлений R (сопротивление миллиамперметра и подводящих проводов пренебрежимо малы).

Описание работы:

1. Определяем класс точности

Кv = 2.0

KA = 0.5

Umax = 8 B

Imax = 10 мA

Цена деления:

ЦI = 0.2 мА

ЦU = 0.2 B

2. Определим класс точности сопротивления KM = 0.2 . Установим значение сопротивления R0 =1225 Ом.

3. Включим в сеть блок питания БП и замкнём ключ К.

4. С помощью потенциометра установим начальное значение напряжения U = 3 В.

5. Запишем значения U и I.

6. Увеличивая на один вольт значение подаваемого напряжения U, повторим действия, описанные в п. 5, еще четыре раза.

7. Переводя силу тока I в амперы, вычислим по формуле (2) и занесём в таблицу значения сопротивления R для каждого опыта.



U, B

I, мА

R, oм

R, oм

(R)2 , oм2

1

3

2,4

1250

25

625

2

4

3,2

1250

25

625

3

5

4

1250

25

625

4

6

4,8

1250

25

625

5

7

5,6

1250

25

625



6250



3125

8. Рассчитаем сумму найденных значений сопротивления и запишем ее в первую ячейку “  = ”. Найдём среднее значение сопротивления = 1225 ом.

9. Вычислим и занесём в таблицу отклонения R каждого из значений сопротивления от среднего, а также квадраты этих отклонений. Сумму квадратов отклонений занесём во вторую ячейку “  = ”. Выполним все расчеты, необходимые для оценки случайной погрешности sR. Найдём величину sR, задаваясь доверительной вероятностью  = 0,95.

Средне квадратичная погрешность:

= 12,5 Ом.

Случайная погрешность:

= 34.75 Ом.

10. По классу точности и пределу измерения приборов определим абсолютные приборные погрешности измерения напряжения  U и силы тока  I, а также относительные ошибки EU и EI .

- абсолютная приборная погрешность.

U == 0,16 B

I== 50 мкА
- относительная ошибка.

EU = 0,032

EI = 0,0125

11. Оценим абсолютную приборную погрешность косвенного измерения сопротивления  R. При необходимости воспользуемся формулой

= 42.1 Ом.

12. Оценим полные абсолютную  и относительную Е погрешности. Сделав необходимые округления, запишем окончательный результат измерения сопротивления. Сопоставим полученный доверительный интервал с установленным значением сопротивления магазина R0.

Полная абсолютная погрешность - = 54,6 Ом.

Относительная погрешность – = 4,5

13. Вычислим абсолютную приборную ошибку сопротивления магазина

= 2,45 Ом.

и оценим его доверительный интервал R0   R0 = (12252,45) Ом.

Вывод: Чем больше значение напряжения, тем больше значение силы тока на участке цепи.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОКА ОТ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1. Ручкой потенциометра установим рекомендуемое значение напряжения U0 =4,5 В.

2. Установим на магазине сопротивлений начальное значение R = 1000 Ом.

3. Со шкалы миллиамперметра снимем значение силы тока I. Переведём это значение в амперы. Показания приборов (величины R и I ) занесём в табл.

Номер измерения

1

2

3

4

5

6

7

R, Ом

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

I, A

0,0045

0,0041

0,0038

0,0034

0,0032

0,003

0,0028

, Ом-1

0,001

0,0009

0,0008

0,00077

0,0007

0,00067

0,00063

4. Увеличивая значение сопротивления магазина с помощью ручки “100” на 100 Ом, повторим действия, перечисленные в п. 3, еще семь раз.

5. Ручкой потенциометра уменьшим подаваемое напряжение до нуля. Отключим сетевой тумблер на панели блока питания и выключим установку из сети. 7. Постройте график зависимости силы тока I от величины . Сделаем вывод о характере зависимости силы тока от сопротивления участка цепи.

8. Проведём сглаживающую прямую через начало координат и экспериментальные точки. Выберем на этой прямой две точки (одной из них может быть начало координат) и по тангенсу угла наклона прямой, используя формулу (3), рассчитайте значение напряжения U.

= = 4,1 В.

9. Сравним полученное значение U с ранее записанным показанием вольтметра U0 . Оценим их относительное отклонение

= 2,3

Вывод: Чем больше значение силы тока, тем больше значение сопротивления на участке цепи.

Министерство образования Российской Федерации

ГОУ ВПО Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Нефтекамский филиал


Лабораторная работа № 1

На тему: « Закон Ома для участка цепи».

Выполнил: студент группы

ЭССН – 107д

Хайруллин Р.З.

Проверила: Зайнуллина Э.А.

Нефтекамск 2007г.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации