Изучение закона Ома - файл n1.doc

Изучение закона Ома
скачать (112 kb.)
Доступные файлы (1):

112kb.

02.11.2012 09:05

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

К_v = 2.0

K_A= 0.5

U_max = 8 B

I_max = 10 мA

Цена деления:

Ц_I = 0.2 мА

Ц_U = 0.2 B

2. Определим класс точности сопротивления K_M = 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 E_U и E_I.

- абсолютная приборная погрешность.

U =

= 0,16 B

= 50 мкА

- относительная ошибка.

E_U = 0,032

E_I = 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= (1225

2,45) 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.