1 ﺶﻳﺎﻣزآ ﻢﻫا نﻮﻧﺎﻗ ﻲﺳرﺮﺑ

Transcript

1 آزمايش 1 بررسي قانون اهم بررسي تجربي قانون اهم و مطالعه پارامترهاي مو ثر در مقاومت الكتريكي يك سيم فلزي تي وري آزمايش هر و دارند جسم فيزيكي داراي مقاومت الكتريكي است. اجسام فلزي پلاستيك تكه يك بدن انسان خلا يا حتي داراي مقاومت الكتريكي هستند كه قابل اندازه گيري است. اكثر فلزات در برابر جريان الكتريسته مقاومت كمي ميشوند. اجسام هادي ناميده ميشوند. اجسامي يك مقاومت ايدهال عنصري است كه داراي مقاومت كه اندازه مقاومت الكتريكي الكتريكي بسيار زيادي آن ثابت است و هستند عايق بستگي به ناميده عوامل محيطي (مانند تغييرات دما...) ندارد. در عمل مقاومتها را بگونهاي طراحي ميكنند كه در برابر تغييرات دما و عوامل محيطي ديگر اندازه مقاومت الكتريكي آنها نوسانات كمي داشته باشد. مقاومت يك سيم طويل يكنواخت كه داراي سطح مقطعي يكسان است از رابطه در آن: l طول S سطح مقطع و مقاومت ويژه سيم است. l R S به دست ميآيد كه دامنه تغييرات مقاومت ويژه براي مواد مختلف وسيع است. با تقسيم مواد به فلز نيمرسانا و عايق بازه تغييرات مقاومت ويژه آنها حدودا برابر است با: فلز نيمرسانا عايق Ω Ω Ω. اگر منحني نمايش تغييرات اختلاف پتانسيل دو سرسيم بر حسب اندازه جريان الكتريكي كه از آن عبور مي- كند خطي باشد مقاومت الكتريكي آن ثابت است بنابراين از قانون اهم پيروي ميكند و مقاومت «اهمي» ناميده ميشود در غير اين صورت «غير اهمي» خواهد بود. در آزمايشگاه مقاومتها ثابت يا متغير هستند. مقاومتهاي متغير پتانسيومتر يا ري وستا نيز ناميده ميشوند و مقاومت آنها توسط تنظيم يك پيچ يا لغزش يك ابزار كنترل كننده تغيير ميكند. 1

2 وسايل آزمايش منبع تغذيه DC آمپرمتر ولتمتر تختهسيمها سيمرابط. تختهسيمها: تختهسيمها مطابق شكل 1 از پنج سيم داراي جنس و قطرهاي مختلف تشكيل شده سيمهاي شماره 2 1 و 3 از جنس نيكل كروم بوده و قطر آنها به ترتيب برابر است با 0/40 0/25 و است. 0/30 ميليمتر. سيم شماره 4 از جنس گالوانيزه با قطر 0/30 ميليمتر و سيم شماره 5 كروم خالص با قطر 0/40 ميليمتر است. طول سيمهاي شماره 1 تا 5 برابر يك متر است. شكل 1: ترتيب قرار گيري سيمها بر روي تختهسيمها روش آزمايش بستگي اختلاف پتانسيل دو سرسيم به اندازه جريان الكتريكي كه از آن عبور ميكند از سيم شماره 1 استفاده كرده و مدار شكل 2 را ببنديد. V a A b شكل 2: مدار ساده اندازهگيري 2

3 با تغيير ولتاژ منبع تا در بازه را جريان تغذيه ميليآمپر تغيير داده و اختلاف پتانسيل دو سر سيم a و b را اندازهگيري كنيد سپس نتايج را در جدول 1 ثبت كنيد. جدول 1 I منحني نمايش تغييرات اختلاف پتانسيل دو سرسيم را بر حسب جريان رسم كنيد و با استفاده از شيب خط مقاومت سيم را تعيين كنيد. R درصد خطاي R را براي دو جريان اندازهگيري شده نسبت به محاسبه شده از روي شيب خط حساب كنيد. آيا خط از مبدأ ميگذرد چرا آيا اين سيم داراي مقاومت اهمي است بستگي مقاومت الكتريكي به طول سيم [R=f(L)] از سيم شماره 1 استفاده كرده و مدار شكل 3 را ببنديد. a b شكل 3 با استفاده از ولتمتر براي طولهاي داده شده در جدول 2 اختلاف پتانسيل را نسبت به نقطه a اندازهگيري كرده و در جدول 2 ثبت كنيد. 3

4 جدول 2 l (cm) V (V) منحني نمايش تغييرات R نسبت به طول l را رسم كرده و شيب خط را به دست آوريد. تابعيت مقاومت با قطر سيم [R=f(s)] سيمهاي شماره 1 تا 3 را به صورت سري مطابق با مدار شكل 4 به منبع تغذيه وصل كنيد. شكل 4 اختلاف پتانسيل دو سر هر سيم را اندازهگيري كرده و نتايج را در جدول 3 ثبت كنيد. جدول 3 (1) a,b شماره سيم (2) c,d (3) e,f (mm) قطر 4

5 با استفاده از جدول 3 مقاومت هر سيم را حساب كرده و منحني نمايش تغييرات مقاومت بر حسب عكس سطح مقطع سيم را رسم كرده و شيب خط را محاسبه كنيد. با فرض اين كه مقاومت فقط بستگي به طول سيم و عكس سطح مقطع آن دارد با استفاده از شيب خط در دو نمودار رسم شده مقاومت ويژه را به دست آوريد و با مقايسه آنها با يكديگر مقدار متوسط مقاومت ويژه را تعيين كنيد. تابعيت مقاومت با مقاومت ويژه R=f() سيمهاي شماره 3 تا 5 را به صورت سري به منبع تغذيه وصل كنيد. اختلاف پتانسيل دو سر هر سيم را اندازهگيري كرده و نتايج را در جدول 4 ثبت كنيد. جدول 4 (5) كروم خالص i,j گالوانيزه (4) g,h كروم نيكل (3) e,f جنس وشماره سيم, 5, 4 3 با استفاده از جدول 4 مقاومت هر سيم را محاسبه كنيد سپس مقاومتهاي ويژه بدست را آوريد. پرسشها d W صفحه اي مستطيلي شكل به ابعاد l و كه شامل لايه اي بسيار نازك از گرافيت به ضخامت مي - 1 باشد(حدودا 100 نانومتر) را در اختيار داريم آزمايشي طراحي كنيد كه بتوانيم مقاومت الكتريكي اين صفحه را اندازه گيري كنيم. 5