Μελέτη χαρακτηριστικής καμπύλης ηλεκτρικής πηγής και ωμικού καταναλωτή

Μελέτη χαρακτηριστικής καμπύλης ηλεκτρικής πηγής και ωμικού καταναλωτή στη Φυσική Β' ΓΕΛ Γενικής Παιδείας

Μελέτη χαρακτηριστικής καμπύλης ηλεκτρικής πηγής και ωμικού καταναλωτή. (Β΄ Τάξη - Γενικής Παιδείας)

 

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ:

1. Πηγή συνεχούς τάσης (ΗΛ.180.Χ)

2. Διακόπτης απλός μαχαιρωτός (ΗΛ.200.0)

3. Τροφοδοτικό χαμηλής και υψηλής τάσης (ΗΛ.620.0)

4. Δύο πολύμετρα ψηφιακά (ΗΛ.760.0)

[ή ένα αμπερόμετρο (ΗΛ.720.0) και ένα βολτόμετρο (ΗΛ.730.0)]

5. Αντιστάτες (ΗΛ.225.0) ή ροοστάτης (ΗΛ.230.0)

6. Καλώδια σύνδεσης (ΗΛ.170.0) με ρευματολήπτες (ΗΛ.151.0 ή ΗΛ.152.0) ή κροκοδειλάκια απλά (ΗΛ.160.0)

7. Αριθμομηχανή, για τις πράξεις

8. Μιλιμετρέ χαρτί, για τις γραφικές παραστάσεις

 

ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ:

  • Όταν κάνουμε τη μέτρηση με μηδενική αντίσταση κάνουμε γρήγορα, γιατί αναπτύσσεται ρεύμα μεγάλης έντασης που θερμαίνει τα καλώδια και μικραίνει τη διάρκεια ζωής την μπαταρίας.
  • Οι αντιστάτες που χρησιμοποιούμε στα κυκλώματα δεν έχουν ακριβώς την τιμή αντίστασης που αναγράφουν (μπορεί να γράφουν την ένδειξη π.χ. 10Ω και αν τους μετρήσουμε με ωμόμετρο να βρούμε 10,5Ω). Στα κυκλώματα δε, πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ότι αντίσταση έχουν και τα καλώδια, το αμπερόμετρο, κλπ.
  • Αν θελήσουμε να μετρήσουμε την αντίσταση ενός αντιστάτη με πολύμετρο, συνδέουμε τους πόλους του στο πολύμετρο χωρίς να διαρρέεται από ρεύμα και ρυθμίζουμε το πολύμετρο να μετράει αντιστάσεις αρχίζοντας από μεγαλύτερες κλίμακες και κατεβαίνοντας.
  • Αν προμηθευτούμε αντιστάτες από το εμπόριο (καταστήματα ηλεκτρονικών) θα τους βρούμε σε δύο σχήματα: κυλινδρικούς ?με τις χρωματιστές γραμμές- με ισχύ 1/8, 1/4, 1/2, 1 και 2W (όσο μικρότερη ισχύ έχουν τόσο μικρότερες είναι και οι διαστάσεις τους) και πορσελάνινους (λευκά τουβλάκια) 5, 10, 15 και 20W. Οι τιμές των αντιστάσεων, που περισσότερο κυκλοφορούν είναι δέκατα (x10-1) ή πολλαπλάσια x10, x102, x103, 104 των τιμών 1 - 1,2 ? 1,5 ? 1,8 ? 2,2 ? 2,7 ? 3,3 ? 3,9 ? 4,7 ? 6,8 ? 8,2 ? 9,1Ω.

 

 

Πειραματική διαδικασία

1. Στις μετρήσεις για τη χαρακτηριστική καμπύλη της πηγής χρησιμοποιήσαμε μπαταρία 4,5V, πέντε αντιστάτες 10Ω - 5W, δύο πολύμετρα, μαχαιρωτό διακόπτη και καλώδια.

Το κύκλωμά μας αποτελείται από την πηγή, τον διακόπτη, το αμπερόμετρο και τον αντιστάτη (ή τους αντιστάτες) σε σειρά. Παράλληλα στην πηγή (στους πόλους της) συνδέουμε το βολτόμετρο.

Κάθε φορά που αλλάζουμε (ή συμπληρώνουμε) αντιστάτη σημειώνουμε τις ενδείξεις του αμπερομέτρου και του βολτομέτρου. Πριν από κάθε αλλαγή ανοίγουμε το διακόπτη.

 

R (Ω)

i (A)

Vπ (V)

Vπ/I (Ω)

0

2,940

0,82

0,2

10

0,358

4,02

11,2

20

0,182

4,22

23,1

30

0,121

4,28

35,3

40

0,091

4,32

47,4

50

0,073

4,35

59,5

(ανοικτός διακόπτης)

0

4,53

-

 

Η γραφική παράσταση V=f(i), που βλέπουμε παρακάτω είναι η χαρακτηριστική της πηγής. Η κλίση της καμπύλης μας δείχνει την εσωτερική αντίσταση της πηγής (εφφ=Ε/iβ=r) και το σημείο τομής της με τον άξονα y την ΗΕΔ της πηγής (Ε=4,53V). To σημείο τομής της καμπύλης με τον άξονα x παριστάνει το ρεύμα βραχυκύκλωσης (iβ=Ε/r=3,6A). Ο νόμος του Ohm για κλειστό κύκλωμα δίνεται από τη σχέση

,

δηλ. η καμπύλη υπακούει σ? αυτόν.

2. Στις μετρήσεις για τη χαρακτηριστική καμπύλη του αντιστάτη χρησιμοποιήσαμε αντιστάτη 10Ω, τροφοδοτικό χαμηλής και υψηλής τάσης, τρία πολύμετρα και καλώδια.

Το κύκλωμά μας αποτελείται από το τροφοδοτικό, τον διακόπτη, το αμπερόμετρο και τον αντιστάτη σε σειρά. Παράλληλα στον αντιστάτη (στους πόλους του) συνδέουμε το βολτόμετρο. Κάθε φορά που αλλάζουμε την τάση σημειώνουμε τις ενδείξεις του αμπερομέτρου και του βολτομέτρου.

 

α/α

i (A)

V (V)

V/I (Ω)

1

0,104

1,06

10,1

2

0,196

2,01

10,2

3

0,300

3,06

10,2

4

0,394

4,02

10,2

5

0,493

5,03

10,2

6

0,603

6,10

10,1

 

Η γραφική παράσταση V=f(i), που βλέπουμε παρακάτω είναι η χαρακτηριστική του ωμικού αντιστάτη. Η κλίση της καμπύλης μας δείχνει την αντίσταση του αντιστάτη (εφφ=V/i=R).

Θα μπορούσαμε τη χαρακτηριστική του αντιστάτη να την κατασκευάσουμε με τη μορφή i=f(V). Τότε η κλίση της (εφφ=i/V=1/R) θα παρίστανε την αγωγιμότητα του αντιστάτη.

 


Ε.Κ.Φ.Ε. Καρδίτσας Σερ. Μπίτσιος τηλ. 2441 079 170 - 1 fax: 2441 079 172 e-mail: Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε. website: http://ekfe.kar.sch.gr

Το υλικό της σελίδας σε αρχεία για αποθήκευση: 1. Οδηγός ΕΚΦΕ (doc) 2. Εικόνες

~~~~ Μετρητής Επισκέψεων ~~~~
Σήμερα242
Χθές291
Αυτή την εβδομάδα1761
Αυτό το μήνα3798
Συνολικά515546

7
Online Επισκέπτες

Κυριακή, 19 Σεπτέμβριος 2021