Привет выполнения работ. Пример выполнения лабораторной работы 3.1. Высшего образования Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
 Скачать 467.93 Kb.
|
|
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева» Кафедра физики Лабораторная работа 3.1 Изучение закона Ома Установка 1 (вариант 1) Выполнил: обучающийся гр. 3205 Иванов И.И. Проверил: ст. преп. кафедры физики Зубарев А.П. Самара 2020 Лабораторная работа 3.1 Изучение закона Ома Цель работы 1) знакомство с простейшими электрическими схемами и приобретение навыков работы с электро-измерительными 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 Упражнение 1. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ТОКА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ 1. Определяем класс точности вольтметра K V и миллиамперметра K А , а также их пределы измерения U max и I max Амперметр 2 0 А K , А 0.01 мА 10 max I Вольтметр 0 2 V K , В 8 max U Класс точности К представляет собой отношение абсолютной приборной погрешности х к пределу измерения шкалы max П , выраженное в процентах: 100 max П х К . Зная класс точности, можно вычислить абсолютные приборные погрешности приборов: 100 max П К x , где max П - предел измерения приборов (см. ниже). 2. Класс точности магазина сопротивлений равен 2 0 M K Устанавливаем Ом 1075 0 R 3. Нажимаем на кнопку «Сеть» и замыкаем ключ кнопкой «Замкнуть». 4. Устанавливаем потенциометром начальное значение напряжения U = 3 В. 5. Со шкалы миллиамперметра снимаем значение силы тока I. Показания приборов (величины U и I ) заносим в соответствующие столбцы табл. 1. 6. Увеличивая на один вольт значение подаваемого напряжения U, повторяем действия, описанные в п. 5, еще четыре раза. Таблица 1 Номер опыта U, B I , мА R , Ом R , Ом ( R) 2 , Ом 2 1 3.0 2.8 1071 7 49 2 4.0 3.8 1053 -11 121 3 5.0 4.7 1064 0 0 4 6.0 5.6 1071 7 49 5 7.0 6.6 1061 -3 9 = 5320 = 7. Переводя силу тока I в амперы, вычисляем по формуле I U R и заносимв таблицу значения сопротивления R для каждого опыта. 8. Рассчитываем сумму 5 1 i i R найденных значений сопротивления и записываем ее в первую ячейку « = ». Находи среднее значение сопротивления R Ом 1064 5 5320 5 5 1 i i R R 9. Вычисляем и заносим в таблицу отклонения R R R i i каждого из значений сопротивления от среднего, а также квадраты этих отклонений. Сумму квадратов отклонений заносим во вторую ячейку « = ». Выполняем все расчеты, необходимые для оценки случайной погрешности s R. Находим величину s R, задаваясь доверительной вероятностью = 0,95. 2 2 R R R i i , Ом 5 3 20 5 1 2 i i R R Коэффициент Стьюдента находим из таблицы для = 0,95 и N=5 (5 измерений): 78 2 , N t , Ом 7 9 5 3 78 2 , R N s t R 10. По классу точности и пределу измерения приборов определяем абсолютные приборные погрешности измерения напряжения U и силы тока I, а также относительные ошибки E U и E I В 16 0 100 8 2 100 max U K U V мА 0.2 А 0002 0 100 010 0 2 0 100 max I K I А 053 0 3 16 0 min U U E U 07 0 8 2 2 0 min I I E I 11. Оцениваем абсолютную приборную погрешность косвенного измерения сопротивления R. 2 2 I U E E R R Ом 93 ) 053 0 ( ) 07 0 ( 1064 2 2 R 12. Оцениваем полные абсолютную и относительную Е погрешности. Сделав необходимые округления, записываем окончательный результат измерения сопротивления. Ом 94 93 7 9 2 2 2 2 R R R s - полная абсолютная ошибка % 8 8 088 0 1064 94 R R E полная относительная ошибка Ом 94 1064 R Сопоставьте полученный доверительный интервал с установленным значением сопротивления магазина R 0 13. Вычислите абсолютную приборную ошибку сопротивления магазина 100 0 0 R K R M Ом 2 100 1075 2 0 0 R и оцениваем его доверительный интервал R 0 R 0 Ом 2 1075 R Сравните его с ранее полученным интервалом. Сделайте выводы о характере зависимости силы тока от напряжения на участке электрической цепи. Вывод: доверительные интервалы для экспериментально вычисленного сопротивления и для значения, указанного в магазине сопротивлений, пересекаются. Упражнение 2. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОКА ОТ СОПРОТИВЛЕНИЯ (установка 6) 1. Ручкой потенциометра установите рекомендуемое значение напряжения U 0 Запишите это значение в тетрадь. В 5 6 0 U 2. Установите на магазине сопротивлений начальное значение R = 1000 Ом. 3. Со шкалы миллиамперметра снимите значение силы тока I. Переведите это значение в амперы. Показания приборов (величины R и I ) занесите в табл. 2. Таблица 2 Номер измерения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R, Ом 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 I , A 0.0065 0.0059 0.0054 0.0050 0.0046 0.0043 0.0040 0.0038 0.0036 0.0034 R 1 , Ом – 1 0.00100 0.00091 0.00083 0.00077 0.00071 0.00067 0.00063 0.00059 0.00056 0.00053 4. Увеличивая значение сопротивления магазина с помощью ручки « 100» на 100 Ом, повторите действия, перечисленные в п. 3, еще семь раз. 5. Ручкой потенциометра уменьшите подаваемое напряжение до нуля. Отключите сетевой тумблер на панели блока питания и выключите установку из сети. 6. Постройте график зависимости силы тока I от величины . Сделайте вывод о характере зависимости силы тока от сопротивления участка цепи. 7. Проведите сглаживающую прямую через начало координат и экспериментальные точки. Выберите 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. R 1 R I U 1 8. Сравните полученное значение U с ранее записанным показанием вольтметра U 0 Оцените их относительное отклонение % 100 0 0 U U U E |