Lucrare de laborator Verificarea legilor lui Ohm Butnariu Andreea Cls. X-a D
1.CONSIDERATII TEORETICE -Curentul electric -Intensitatea curentului electric -Circuitul electric -Generatorul electric -Potentialul electric -Tensiunea electrica -Legea lui Ohm pentru o portiune de circuit -Rezistenta electrica 2.DISPOZITIVUL EXPERIMENTAL 3.MATERIALE NECESARE 4.MODUL DE LUCRU -etape 5.INTERPRETAREA DATELOR 6.CONCLUZII 7.ERORI
1
Lucrare de Verificarea Legii lui Ohm pentru o portiune de de circuit circuit ETAPELE LUCRARII 1.Consideratii teoretice
Curentul electric este miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina electrica (electroni,ioni). S-a stabilit prin conventie ca sensul curentului electric este de la + la - .In realitate electronii se deplaseaza de la – la +. Intensitatea curentului electric este o marime fizica scalara,fundamentala in SI,numeric egala cu sarcina electrica ce traverseaza sectiunea transversala a unui conductor in unitatea de timp. q I = SI=A (Amper) ∆t In functie de intensitatea curentului electric si de sensul de deplasare a purtatorilor de sarcina electrica,curentul electric poate fi: • Continuu (c.c) a carui intensitate este constanta,iar purtatotii de sarcina electrica se deplaseaza intr-un singur sens. • Alternativ (c.a) a carui intensitate este variabila,iar purtatotii de sarcina isi schimba sensul dupa un anumit timp. I(A) I(A)
I
I max + t 1
t 2
t(s)
Curent continuu
t(s) Imin
Curent alternativ
Dispozitivul cu ajutorul caruia se masoara intensitatea curentului electric se numeste ampermetru; se monteaza intotdeauna in serie cu consumatorul. Circuitul electric este ansamblul format din generatorul electric,firele de legatura (ghidase de camp) si unul sau mai multi consumatori. Generatorul electric are rolul de a asigura diferenta de potential constanta la capetele circuitului.El are doua borne:una pozitiva care atrage electronii de conductie si una negativa care respinge electronii de conductie.
2
Potentialul electric este marimea fizica scalara exprimata prin relatia V =
Q 4πε r
Q= sarcina electrica a sursei de camp; r= distanta de la sursa de camp la punctul in care se calculeaza potetialul. V>0, Q>0; V<0,Q<0 ; SI=V(Volt) 0
1
Q
2
r 1
r 2 Diferenta de potential dintre puncetele 1 si 2 se numeste tensiune electrica (U). Si=V (Volt) Tensiunea electromotoare (E) reprezinta lucru mecanic efectuat de generator pentru
transportul unitatii de sarcina electrica pozitiva prin intreg circuitul. E
=
Ltot q
SI=V
Tensiunea exterioara (la borne) (U) reprezinta lucrul mecanic efectuat de generator
pentru transportul unitatii de sarcina electrica pozitiva prin exteriorul generatorului. U
=
Lext q
SI=V
Tensiunea interioara (u) reprezinta lucrul mecanic efectuat de generator pentru tranportul
unitatii de sarcina electrica electrica pozitiva prin interiorul generatorului. u
Lin t =
SI=V
q
E=U+u bilantul tensiunilor Tensiunea electromotoare este o caracteristica a generatorului si nu depinde de elementele circuitului exterior. Tensiunea electromotoare se masoara cu voltmetrul care se monteaza intotdeauna in paralel cu consumatorul. Legea lui Ohm pentru o portiune de circuit I E +
V A
E=U+u I~U
3
U =
I
cons
tan t
Enunt :Intensitatea curentului electric ce strabate o portiune de c ircuit este direct proportionala cu tensiune electrica la capetele portiunii de circuit. U In urma observatiilor experimentale,Ohm a constatat ca raportul ramane I constant.Valoarea acestui raport a denumit-o rezistenta electrica. Rezistenta electrica a unui conductor reprezinta marimea fizica scalara numeric egala cu tensiunea aplicata la capetele conductorului si intensitatea curentului electric ce strabate conductorul. R
SI=
U =
I
< U > SI
=
< I > SI
1V 1 A
= 1Ω (ohm)
1Ω reprezinta rezistenta electrica a unui conductor la capetele caruia se aplica o tensiune de 1 V,conductorul fiind parcurs de un curent electric cu intensitatea de 1 A. Elementul de circuit caracterizat numai de rezistenta electrica se numeste rezistor. Expresia legii lui Ohm pentru o portiune de circuit: I =
U R
I(A)
I=
U
I
R
tgα=
I
=
1
U R
⇒ R =
1
=
tg α
ctg α
α U(V) U 2.Dispozitivul experimental - verificarea Legii lui Ohm pentru o portiune de circuit,adica sa aflam rezistenta electrica, apoi sa o comparam cu valoarea sa din cutia cu rezistori folosita la experiment,(R=100Ω). 3.Materiale necesare Generator; Conductoare de legatura; Cutie cu rezistori(ce contine anumiti rezistori,de la 2Ω la 1000Ω); 2 multimetre (dintre care folosim ampermetru si voltmetru); Hartie milimetrica;
4
4.Modul de lucru
Etape lucrarii de laborator: circuitul electric este format din generator la care am cuplat un multimetru(ampermetru) si un rezistor cu rezistenta de 100 ohmi. apoi am cuplat in paralel cu rezistorul un alt multimetru(voltmetru) pentru a masura tensiunea la bornele rezistorului. se citesc intensitatea curentului electric si tensiunea curentului de pe cele doua multimetre; se trec in tabel datele citite,in rubricile ce co respund intensitatii,respectiv tensiunii curentului electric; repetam masuratorile de patru ori; se fac trasformarile de rigoare,pentru ca intensitatea curentului electric masurata in mA sa fie in A; se calculeaza rezistenta electrica a conductorului si se noteaza in tabel; cu ajutorul rezistentei electrice aflate calculam R , ∆ R , ∆ R ; determinam grafic R,apoi comparam cele doua valori obtinute (cea din tabel cu cea din grafic).
5.Interpretarea datelor
Formule necesare calcularii rezistentei electrice ∆ R = R − R
R = R ± ∆ R Nr det 1 2 3 4 5
U(V) 2,4 4,49 6,25 8,01 9,98
I(mA) 24,6 46,1 64,2 82,3 102,6
R
=
U
(Ω)
I 97,56 97,39 97,35 97,32 97,27
R (Ω)
∆ R (Ω)
97,37
0,19 0,02 -0,02 -0,05 -0.1
∆ R
(Ω)
0,008
Reprezentarea grafica a rezistentei elctrice in functie de tensiunea electrica si intensitatea curentului. R
=
5
tg α
U =
I
6.Concluzii Reusirea experimentultului verificarii legii lui Ohm pe o portiune de circuit se
bazeaza montarea corecta a firelor de legatura in generator si in cele doua multimetre. Din mai multe cauze pot aparea diferite erori ale valorii rezistentei electrice a
conductorului. Pentru a putea verifica rezistenta electrica am avut nevoie de o serie de materiale,de
care ne-au ajutat sa facem lucrarea de laborator. Conform rezultatele obtinute in calcularea rezistentei electrice in tabel,respectiv in
reprezentarea grafica,se poate afirma ca acestea sunt diferite de valoarea sa de pe cutia curezistori,si astfel apar diferite erori. 7.Erori o
Erori de personale:datorate lipsei de deprindre si dexteritate a experimentatorului.
o
Erori de rotunjire: apar atunci cand in calcule intervin numere cu multe zecimale;
o
Erori accidentale: datorate caderii de tensiune la firele conductoare;
o
Erori de calcul ,deoarece valoarea rezistentei electrice a conductorului obtinuta de noi este diferita de cea a valorii de pe cutia cu rezistori (100Ω).
6
