Перевірка закону Ома для ділянки кола та визначення опору провідника (варіант 2)

Завдання роботи:

1. Отримати графічну залежність напруги від сили струму.
2. Розрахувати опір резисторів, виходячи з отриманих графічних залежностей.

Обладнання:

– набірне поле «Школяр»;
– датчик напруги DT001;
– датчик струму DT005;
– з’єднувальні провідники;
– джерело струму;
– реєстратор NOVA 5000.

Основні терміни та поняття

Електричний опір ЗАКОН ОМА ДЛЯ ДІЛЯНКИ КОЛА. ОПІР МЕТАЛЕВИХ ПРОВІДНИКІВ. НАДПРОВІДНІСТЬ – ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ Закон Ома для ділянки кола

Теоретична частина

Рис. 1. Електричне коло для перевірки закону Ома

Рис. 2. Загальний вигляд обладнання

Закон Ома – це твердження про пропорційність сили струму в провіднику до прикладеної напруги.
Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників за не надто великих прикладених напруг. Якщо для елемента електричного кола справедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику. Закон Ома справедливий для провідників, виготовлених із матеріалів, у яких є вільні носії заряду: електрони, провідності, дірки або іони. Якщо до таких провідників прикласти напругу, то в них виникає електричне поле, що змушуватиме носії заряду рухатися. Під час цього руху носії заряду прискорюються і збільшують свою кінетичну енергію. Проте зростання енергії носіїв заряду обмежене зіткненнями між собою, з атомами матеріалу, зміщеними з положень рівноваги внаслідок теплового руху, з домішками. Під час таких зіткнень надлишкова кінетична енергія носіїв струму передається коливанням кристалічної ґратки, виділяючись у вигляді тепла. В електротехніці прийнято записувати закон Ома в інтегральному вигляді:

U=I∙R, (1)

де U – прикладена напруга, В;
І – сила струму, А;
R – електричний опір провідника, Ом.

Хід роботи

1. З набірного поля «Школяр» зберіть електричне коло відповідно до рисунку 1.
2. З’єднайте датчики струму та напруги з зібраним колом.
3. З’єднайте датчики напруги і струму з реєстратором NOVA 5000, використавши перший та другий входи.
4. Запустіть програму Multilab.
5. Відкрийте вкладку «Реєстратор» – «Налаштування реєстратора» і переконайтеся, що датчики розпізнані та підключені до входів.
6. Виберіть у списку частоту вимірів – 10 вимірів на секунду.
7. Виберіть час вимірів – 10 с.
8. Натисніть «Ок».
9. Переконайтеся, що датчики налаштовані правильно, для чого на короткий час натисніть кнопку «Пуск», а потім – «Стоп». Графіки повинні бути горизонтальними.
10. Увімкніть джерело живлення.
11. Виберіть «Новий експеримент».
12. Натисніть кнопку «Пуск».
13. Плавно змінюйте опір змінного резистора.
14. Дочекайтеся завершення реєстрації даних.
15. Виберіть кнопку «Редагування графіка» внизу вікна.
16. Виберіть «Вісь х» – сила струму, «Графік» – напруга.
17. Установіть «Перший курсор» на отриманому графіку і виберіть «Лінійне наближення».
18. Зчитайте отримане рівняння внизу графіка. Множник біля змінної відповідає опору резистора R1. Запишіть його в таблицю.
19. Повністю повторіть хід експерименту, встановивши другий, а потім третій резистор на місце першого. Отримані значення опорів R2 та R3 запишіть у таблицю.

Аналіз даних

Порівняйте отримані значення R1, R2 та R3 з номіналами відповідних резисторів та дійдіть висновків  відповідно до мети роботи.

Таблиця результатів: