Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων ΗΜΥ203 ιάλεξη και Φροντιστήριο 4 25/09/13 1 Εισαγωγή στο Εργαστήριο 4 Μετρήσεις τάσης και ρεύµατος και εσωτερική αντίσταση οργάνου Μεταβολές ρεύµατος και τάσης σε ένα κύκλωµα Πειραµατική επαλήθευση των νόµων του Kirchhoff (για ρεύµατα και τάσεις) Σύνδεση και λειτουργία του ποτενσιόµετρου 2
Νόµοι του Kirchhoff To άθροισµα των ρευµάτων που εισέρχονται σε οποιοδήποτε κόµβο ισούται µε το άθροισµα αυτών που εξέρχονται. Το αλγεβρικό άθροισµα των τάσεων σε ένα βρόχο ισούται πάντα µε το µηδέν. 3 ιαιρέτης Ρεύµατος V x V s I 1 I 2 R 2 R 3 I 3 Το ρεύµα που εισέρχεται στον κόµβο Vx ισούται µε το άθροισµα αυτών που εξέρχονται Ι1= Ι2+Ι3 4
+ V 1 ιαιρέτης Τάσης + + V s R 2 R 3 V 2 V 3 Το άθροισµα των τάσεων σε ένα βρόχο ισούται µε το µηδέν ή το άθροισµα των πτώσεων τάσης στην κάθε αντίσταση σε ένα βρόχο ισούται µε το άθροισµα της τάσης των πηγώνπου υπάρχουν στο βρόχο. 0 = Vs+V1+V2, 0 = V2+V3, 0= Vs+V1+V3 5 Χρησιµοποίηση του Πολυµέτρου για Μετρήσεις Τάσης + V R1 5V R 2 + V R2 Βολτόµετρο R=10MΩ ΠΡΟΣΟΧΗ! Από τώρα και στο εξής στους υπολογισµούς σας για µετρήσεις τάσης σε αντιστάσεις µε τιµή µεγαλύτερη των 100 kω πρέπει να λαµβάνετε υπόψη και την εσωτερική αντίσταση του βολτοµέτρου! Rβολτοµέτρου = 10 MΩ 6
Παράδειγµα 1 ίνεται το κύκλωµα της προηγούµενης διαφάνειας µε R1=R2=10MΩ και Vs=6V. Με τη βοήθεια του βολτοµέτρου µετρήσαµε διαδοχικά τις VR1 και VR2 και τις βρήκαµε να ισούνται µε 2.05V και 2.03V αντίστοιχα. Α) Ισχύει ο νόµος του Κίρκοφ για τις τάσεις σε αυτό το κύκλωµα (µέσα στο 5%); Εξηγήστε. Β) Εάν αντικαταστήσουµε τις αντιστάσεις µε δύο των 10κΩ, ποιες θα είναι οι ενδείξεις του βολτοµέτρου κατά την άποψη σας; 7 Χρησιµοποίηση του Πολυµέτρου για Μετρήσεις Ρεύµατος I R1 10V R 2 I R2 R 3 I R3 Αµπερόµετρο ΠΡΟΣΟΧΗ! Από τώρα και στο εξής, στους υπολογισµούς σας για µετρήσεις ρεύµατος σε βρόχο µε αντίσταση µικρότερη των 10 kω, πρέπει να λαµβάνετε υπόψη και την εσωτερική αντίσταση του αµπεροµέτρου! Rαµπεροµέτρου = 1 kω 8
Παράδειγµα 2 ίνεται το κύκλωµα της προηγούµενης διαφάνειας µε R1=99.5κΩ και R2=R3=1κΩ και Vs=10V. Με τη βοήθεια του αµπεροµέτρου µετρήσαµε διαδοχικά τα ΙR1, ΙR2 και ΙR3 και τα βρήκαµε να ισούνται µε 100, 33 και 34 µα αντίστοιχα. Α) Ισχύει ο νόµος του Κίρκοφ για τα ρεύµατα σε αυτό το κύκλωµα (µέσα στο 5%); Εξηγήστε. Β) Εάν αντικαταστήσουµε τις παράλληλες αντιστάσεις µε δύο των 51κΩ, ποιες θα είναι οι ενδείξεις του αµπεροµέτρου κατά την άποψη σας; 9 Εργαστηριακή Άσκηση 4 Μετρήσεις τάσης και ρεύµατος (DC)σε διάφορα σηµεία ενός κυκλώµατος και επηρεασµός εσωτερικής αντίστασης οργάνου στη µέτρηση Σφάλµα µεταξύ υπολογισµών και µετρήσεων Επαλήθευση των νόµων του Κίρκοφ για τις τάσεις και τα ρεύµατα Χρήση του ποτενσιόµετρου 10
Μαθησιακοί Στόχοι Εργαστήριο 4 Μέτρηση και υπολογισµός τάσης και ρεύµατος σε διαφορετικά σηµεία του κυκλώµατος µε τη χρήση των νόµων του Kirchhoff Επηρεασµός εσωτερικής αντίστασης οργάνου στη µέτρηση τάσης και ρεύµατος Υπολογισµός σφάλµατος µεταξύ µετρήσεων και υπολογισµών και επαλήθευση των νόµων του Kirchhoff 11 Απορίες Τα λάθη είναι η γέφυρα που ενώνει την αγνοία από τη γνώση, εποµένως κάνετε ερωτήσεις! Email: zaggoulos.george@ucy.ac.cy 12