اندازه گیری مقاومت

موضوع آزمایش : اندازه گیری مقاومت با استفاده از رنگ  آنها                              

نظریه آزمایش : بر اساس قرارداد برای هرنوار رنگی روی مقاومتها عددی را نسبت داده اند براین اساس:  سیاه = صفر  ،

قهوه ای = 1 ، قرمز = 2  ، نارنجی = 3  ،  زرد = 4  ، سبز = 5  ، آبی = 6  ، بنفش = 7 ،  خاکستری = 8  ، سفید = 9

و همچنین طلایی که نشان دهنده 5% خطا  و نقره ای که نشان دهنده 10% خطا است به عنوان آخرین رنگ در ردیف رنگهای روی مقاومت می باشد و همچنین اگر سومین رنگ یکی از رنگهای طلایی یا نقره ای باشد یعنی دو عدد رنگ اول تقسم بر 100 (رنگ نقره ای ) و یا تقسیم بر 10 ( رنگ طلایی )

 وسایل مورد استفاده : مقاومت  -  اهم متر

شرح آزمایش : یک مقاومت را انتخاب میکنیم ،شیار رنگی که یکی از رنگهای طلایی یا نقره ای باشد را که در یک طرف مقاومت قراردارد را به عنوان شیار رنگی چهارم در نظر می گیریم و از طرف دیگر مقاومت شیارها  را به عنوان شیار اول و دوم و سوم نامگزاری میکنیم رنگ شیار اول را می خوانیم که مقاومت ما رنگ قهوه ای است عدد منتسب به قهوه را که یک است در نظر میگیریم سپس شیار بعدی را می خوانیم که سیاه است عدد منتسب به آن را که صفر است در سمت راست رقم قبلی در نظر میگیریم پس داریم  10 سپس شیار بعدی را میخوانیم، ،اگر یکی از رنگهای طلایی یا نقره ای بود عدد بدست آمده از دو رنگ قبل را تقسیم بر 10 (طلایی) یا 100 (نقره ای) میکنیم و اگر هم رنگهای دیگر بود به تعدار رقم آن رنگ در سمت راست دو رقم  قبلی به همان تعداد صفر میگزاریم،رنگسوم ما قهوه ایست و یک صفر به عدد ما اضاف می شود،سپس رنگ آخر که درصد خطاست، اگر طلایی بود  5%  و اگر نقره ای بود 10% عدد بدست آمده را با خود عدد جمع و تفریق میکنیم                        

 105> R >95      100/5  +-  (100)

پس این مقاومت بین 95 اهم و105 اهم مقاومت دارد حال مقاوت دیگری را امتحان میکنیم  رنگ اول خاکستری معادل عدد 8 و رنگ دوم قرمز معادل عدد 2 و رنگ سوم قرمز ( چون طلایی یا نقره ای نیست پس به تعداد رقم صفرمیگزاریم ) پس 2 تا صفر سمت راست عدد82 میگزاریم رنگ چهارم طلایی که یعنی 5% خطا پس 8610  =8200*100/5+8200   ___  7790=8200 *100/5-8200   بنابراین مقاوت بین 8610 و 7790 میباشد.

نتیجه گیری : اگر نتایج بدست آمده از اندازه گیری به وسیله رنگ را با نتیجه بدست آمده از اندازه گیری به وسیله اهم متر را مقایسه کنیم می بینیم  که درست میباشد رقم بدست آمده از اهم متر بین همان دو عدد بدست آمده از اندازه گیری رنگ در هر مقاومت است.

منابع ایجاد خطا : میزان دقت دستگاه اهم متر  - تشخیص رنگهای روی مقاومت -  خطا در محاسبه اعداد بدست آمده از رنگها –  سمت خواندن رنگها را اشتباهاً انتخاب کردن.

قانون اهم

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی قانون اهم                                                                     

نظریه آزمایش : نسبت اختلاف پتانسیل دو سر یک رسانا به شدت جریان عبوری در دمای ثابت مقداری است ثابت که مقاومت یک رسانا خوانده می شود اگر V   را اختلاف پتانسیل و I   را شدت جریان عبوری بنامیم R  مقاومت رسانا برابر است با     R = V/ I

وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت – آمپرسنج – ولت سنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط – اهم متر

شرح آزمایش : چونکه توان جعبه مقاومت مورد نظر 2 وات  میباشد برای آنکه مقاومتها نسوزد و آسیب نبیند از ولتاژهای صفر تا پانزده ولت استفاده میکنیم و مقاومتهای 40 تا 150 اهمی را در هر صورت باید دقت کرد ازولتاژها ومقاومتهایی استفاده کرد که به دستگاههای مورد استفاده آسیبی نرسد و در ابتدای آزمایش دقت و میزان توان هر یک از دستگاهها را مورد بررسی قرار میدهیم .

از جعبه مقاومت یک مقاومت 50 اهمی را انتخاب میکنیم به وسیله اهم متر از سالم بودن آن مطمئن می شویم سپس  سیم رابطی را از سر مثبت منبع تغذیه ( DC ) به یک سر مقاومت اتصال میدهیم و از سر دیگر مقاومت سیمی را به سر مثبت آمپر سنج ( دقت داشته باشید چون که از آمپر پایین استفاده میشود پس سیم را به سر مثبتی از آمپر سنج که دقت  0.2  دارد وصل میکنیم که تا 0.6 میخواند) متصل میکنیم و از سر منفی آمپر سنج  سیمی را به سر منفی منبع می بندیم حال سیمی را از سر مثبت مقاومت ( سری که به سر مثبت منبع تغذیه وصل است) به سر مثبت ولت سنج وصل میکنیم ( دقت مقاومت را یک درنظر میگیریم که تا 15 ولت میخواند ) حال از منبع تغذیه ولتاژ پایینی را در نظر میگیریم و آن را روشن میکنیم حال رقمهای ولت سنج و آمپر سنج را یادداشت میکنیم که I = 0.02 A  ,  V = 1 v  و مقاومت را برای این اندازه ها حساب می کنیم R = V /I، 1/0.02 =50  پس مقاومت برابر 50 اهم میباشد  این عمل را برای 3 ولتاژ مختلف آزمایش میکنیم و نتیجه را در جدول مورد نظر یادداشت میکنیم سپس نمودار نتایج اندازه گیری را رسم میکنیم (بر حسب  V , I  ) شیب خط حاصل از اتصال نقاط همان مقاومت واقعی مقاومت مورد نظر میباشد حال با مقایسه مقاومت واقعی با مقاومت بدست آمده از هر یک از اندازه گیری ها خطای مطلق را در هر اندازه گیری بدست میآوریم در جدول می نویسیم حال با تقسیم خطای مطلق بر مقدار واقعی مقاومت ، خطای واقعی بدست می آید  حال تمامی این عملیات را برای مقاومت دیگری در جعبه مقاومت بررسی میکنیم آن را R2 می نامیم و جدول و نمودار آن را رسم میکنیم

مدار تجربی = 50                مقدار حقیقی = 50

 100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا

            0 = 100 * (50 / 50-50) =

نتیجه گیری : اگر مقاومت اندازه گیری شده با این آزمایش (مقدار واقعی = شیب خط ) را با مقاومت اندازه گیری شده توسط اهم متر مقایسه کنیم در می یایم که تفاوت ناچیزی دارد که قابل قبول است – برای تعیین مقاومت در یک مدار ولت سنج را به صورت موازی و آمپرسنج را به صورت متوالی با مقاومت متصل میکنیم حال با تقسیم ولت بر آمپر مقدار مقاومت بدست می آید

منابع ایجاد خطا : خطای مطلق بدست آمده و خطای واقعی اندازه گیری ها در جدول مشخص شده است – دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت مأثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی آمپرسنج و ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری دقیق مقاومت R  دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود

مقاومتهای متوالی

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی روابط در بستن مقاومتها به صورت متوالی

نظریه آزمایش :  در مقاومتهای متوالی مقاومت معادل برابر با جمع مقاومتها می باشد جمع ولتاژهای هر مقاومت برابر برابر است با ولتاژ معادل مقاومتها و همچنین جریان عبوری از مقاومتها با هم برابر است

                                                                                                    R(eq) = R1 + R2 +…

                                                                                                       I(eq) = I1 = I2 = …

                                                                                                  V(eq) = V1 + V2 + …    

و همچنین می توان مقاومت معادل را از تقسیم ولتاژ معادل بر آمپر معادل بدست آورد :  R(eq) = V(eq) / I(eq)  

وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت – آمپرسنج – ولت سنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط – اهم متر

شرح آزمایش : در ادامه آزمایش قبل ( قانون اهم) دو مقاومت برمیداریم و مقدار واقعی مقاومتهای آنها را (R1 , R2  ) بدست می آوردیم و آنها را به صورت متوالی پشت سر هم به وسیله سیمی ارتباط می دهیم ( سیمی را ازآخر مقاومت R1  به ورود R2  ارتباط می دهیم ) سپس سر مثبت ولت سنج را به اول ورودی R1وصل میکنیم و سر منفی ولت سنج را به خروجی R2  وصل میکنیم سپس سیمی را ازخروجی R2   به سر مثبت آمپرسنج و از سر منفی آمپرسنج سیمی را به سر منفی منبع تغذیه وصل می کنیم ولتاژی را از روی منبع انتخاب می کنیم کلید اتصال منبع رامیزنیم حال مقدار ولتاژو آمپر را میخوانیم در جدول یادداشت میکنیم این کار را برای 3 ولتاژ مختلف منبع امتحان میکنیم و نتایج را در جدول درج میکنیم سپس همانند آزمایش قبل خطای واقعی و خطای مطلق و مقاومت واقعی را بدست می آوریم  در مورد این آزمایش داریم  R(eq) = 112.5  Ω  حال قانون مقاومت های متوالی را بررسی نتایج اندازه گیریها و همچنین نمودار مربوطه را رسم میکنیم

مقدار تجربی = 28.75                       مقدار حقیقی = 30

100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا

4.1 % = 100 * (30 / 30-28.75) =

نتیجه گیری : جمع دو مقاومت متوالی مساوی مقاومت معادل می باشد و همچنین با تقسیم ولتاژمعادل بر آمپرگذرنده از آنها برابر مقاومت معادل میباشد :                                  R(eq) = R1 + R2

                                                          R(eq) = V(eq) / I(eq)

منابع ایجاد خطا :– دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت مأثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغیی زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی آمپرسنج و ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری دقیق مقاومت R  دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود

مقاومتهای موازی

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی روابط در بستن مقاومتها به صورت موازی            

نظریه آزمایش :

  در مقاومتهای موازی مقاومت معادل برابر با 1/R(eq) = 1/R1 + 1/R2 + …  . ولتاژهای دوسر هر مقاومت با هم برابر است V(eq) = V1 = V2 = ….  جریان معادل برابر است با جمع جریانهای عبوری از هر یک از مقاومتها

 I(eq) = I1 + I2 + …

و همچنین می توان مقاومت معادل را از تقسیم ولتاژ معادل بر آمپر معادل بدست آورد :  R(eq) = V(eq) / I(eq)

 وسایل مورد استفاده :

جعبه مقاومت – آمپرسنج – ولت سنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط – اهم متر

شرح آزمایش : در ابتدا سیمها را چک کرده و از سالم بودن آنها اطمینان پیدا می کنیم.در ادامه آزمایش قبل ( قانون اهم) بعد از آنکه مقدار واقعی مقاومتهای R1 , R2  را بدست آوردیم آنها را به صورت موازی به وسیله سیمی ارتباط می دهیم ( سیمی را ازسر مثبت منبع گرفته به ابتدای یکی ازمقاومت ها وصل کرده از همان جا سیمی را به ابتدای مقاومت دیگر وصل میکنیم از انتهای مقاومت R1  سیمی را به انتهای R2  میبریم و ازآنجا به سر مثبت آمپرسنج و از سر منفی آمپرسنج به منفی منبع تغذیه ) سپس سر مثبت ولت سنج را به اول ورودی R1وصل میکنیم و سر منفی ولت سنج را به خروجی R1  وصل میکنیم (میدانیم که ابتدای هر دو مقاومت به هم وصل است و انتهای آنها نیز به هم وصل است پس فرقی نمی کند که سیم به ابتدای کدام مقاومت وصل کنیم یا آنکه به انتهای کدامیک وصل شود چون که ولتاژ دو سر هر کدام با هم برابر است ) ولتاژی را از روی منبع انتخاب می کنیم کلید اتصال منبع رامیزنیم حال مقدار ولتاژ و آمپر را میخوانیم در جدول یادداشت میکنیم این کار را برای 3 ولتاژ مختلف منبع امتحان میکنیم و نتایج را در جدول درج میکنیم سپس همانند آزمایش قبل نمودار و خطای واقعی و خطای مطلق و مقاومت واقعی را بدست می آوریم  در مورد این آزمایش داریم  Ω 13.33  R(eq) =  ç   R(eq) = V(eq) / I (eq)حال قانون مقاومت های موازی را بررسی میکنیم             1/R(eq) = 1/R1 + 1/R2 ß   14.06     که نتیجه میتواند قابل قبول باشد نتایج اندازه گیریها و همچنین نمودار مربوطه را رسم میکنیم

مدار تجربی = 14.06                        مقدار حقیقی = 13.33

 100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا

            5.48 % = 100 * (13.33 / 13.33-14.06) =

نتیجه گیری :

 (مقاومت معادل حاصل از تقسیم ولتاژ معادل بر آمپر معادل تقریباً برابر است با مقاومت معادل بدست آمده از فرمول  1/R(eq) = 1/R1 + 1/R2 )

منابع ایجاد خطا : دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت موثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی آمپرسنج و ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری دقیق مقاومت R  دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود.

اندازه گیری نیرو محرکه و مقاومت درونی باتری

موضوع آزمایش : تحقیق در اندازه گیری نیرو محرکه و مقاومت درونی دو سر باتری

نظریه آزمایش : مقدار مقاومت درونی دو سری باتری بزرگ باید از مقاومت درونی دو سر یاتری کوچک بزرگتر باشد .

 وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت –آمپرسنج –ولت سنج – باتری – اهم متر - سیم

شرح آزمایش : ابتدا به کمک ولت سنج ولتاژ دو سر باطری ها را بدست می آوریم سپس مدار شماره 2 را می بندیم و ولتاژ جریان را هم بدست می آوریم بعد با استفاده از فرمول مقدار مقاومت درونی را محاسبه می کنیم.

جدول اندازه گیریها :

نتیجه گیری : مقدار  مقاومت درونی باتری بزرگ بیشتر از مقاومت درونی باطری کوچک شده که قابل قبول ودرست است.

منابع ایجاد خطا : دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت موثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد.     

قانون گره حلقه (kvl)

موضوع آزمایش : تحقیق قانون حلقه مدار (kvl)

نظریه آزمایش : در مدارهای الکتریکی جمع جریانهای ورودی به گره صفر میباشد .v₁ + v₂ + v₃ = 0

 وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت –  آمپرسنج –  منبع تغذیه برق –  سیم رابط

شرح آزمایش : دو مقاومت را از جعبه مقاومت انتخاب میکنیم  آن دو را به صورت سری به هم به وسیله سیم می بندیم و به منبع تغذیه وصل میکنیم سیمی را از خروجی  مقاومت v₁ به سر مثبت آمپرسنج میبندیم و از سر منفی آمپرسنج به سر خروجی مقاومت R2 می بندیم  از آنجا هم سیمی را به منفی منبع وصل میکنیم)ولتاژ عبوری v₁ را پس از عبوردادن ولتاژ از مدار به وسیله ولت سنج میخوانیم آنراv1   مینامیم( v₁ =0.5) و همین کار را برای مقاومت v₂  انجام میدهیم ولتاژ آن را v₂ مینامیم(v₂ =0.5) حال برای تعیین ولتاژ از منبع که همان ولتاژ کل که جمع 2 ولتاژقبلی است  (V=0.5 + 0.5 = 1)

الف) قانون حلقه:

R₁= 20                I₁ = 0.08                    I = I₁ + I₂          I = 0.08 + 0.12 = 0.16 A

R₂= 40                I₂ = 0.12

ب) قانون گره:

V₁ = 0.5                       V = V₁ + V₂ =1v

V₂ = 0.5

نتیجه گیری :

جمع ولتاژهای ورودی به یک گره  برابر صفر است  (محل اتصال چند شاخه ازعناصر مداریا محل الصاق چند جریان گره مینامند )

 یک شاخه دارای   R₁ شاخه ای دیگر دارای R₂   و شاخه اصلی که منبع را در بر میگیرد هر یک از شاخه ها جریان خود را دارد. با داشتن دو جریان می توان جریان سوم را بدست آورد ( در مورد این آزمایش )

منابع ایجاد خطا :

دقت ولت سنج در بدست آوردن دقیق ولتاژمأثر است – خواندن رقم ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری ولتاژ دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود

پل وتستون

موضوع آزمایش : تحقیق قانون تعادل در مدار پل وتستون

نظریه آزمایش : مقدار ولتاژ دو شاخه AMB  و ANB  یکسان است و Vm = Vn    و R1R3 = R2R4 میباشد

 وسایل مورد استفاده : جعبه مدار پل وتستون – گالوانومتر – رئوستات – منبع انرژی الکتریکی – اهم متر – جعبه مقاومت- سیم

شرح آزمایش : در پل وتستون برای آنکه تعادل در مدار برقرار شود باید جریانی از گالوانومتر عبور نکند و گالوانومتر صفر نشان دهد ابتدا مقدار مقاومتهای R1  و R2  را به وسیله اهم متر تعیین میکنیم ( R1= 5.53K Ω , R2 = 5.52K Ω )سیمی را از نقطه بالایی تلاقی مقاومت R1 (خروجی   R1نقطه m) به مثبت گالوانومتر و از نقطه تلاقی پایینی (خروجی  R2  نقطه N) به منفی گالوانومتر وصل میکنیم ( همان طور که در شکل میبینیم )و سیمی را از خروجی R1  نقطه تلاقی بالایی به ورودی رئوستات و از خروجی رئوستات به نقطه B  جعبه پل وتستون وصل میکنیم – مقاومتی کوچک را از جعبه مقاومت انتخاب میکنیماز نقطه تلاقی پایینی ( خروجی R2  نقطه N ) به مقاومت منتخب در جعبه مقاومت و از خروجی آن مقاومت به نقطه B  وارد می شود با اهم متر آن مقاومت را اندازه میگیریم ( R3 = 10 Ω)منبع انرژی را به جعبه پل وتستون وصل میکنیم رئوستات را آنقدر تغیر میدهیم تا مقدار گالوانومتر صفر شود حال مقدار مقاومت رئوستات را با مولتی متر اندازه می گیریم که برابر ( R4 = 9.98Ω)است

جدول اندازه گیریها :

مقدار تجربی = 9.98                        مقدار حقیقی = 8.4

100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا

                                      = (|8.4 – 9.98|/ 9.98) * 100 = 14.89 %

نتیجه گیری :

مقدار R4  طبق فرمول  R₄= R₁* R₃/ R₂  برابر9.98   میباشد که این مقدار برابر همان اندازه ای است که رئوستات نشان میدهد

منابع ایجاد خطا :

 دقت گالوانومتر در بدست آوردن دقیق رسانایی مأثر است – خواندن رقم گالوانومتر به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی  سیم های رابط در اندازه گیری ولتاژ دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود

شارژ خازن

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه عملکرد شارژ خازن و بدست آوردن C  مقدار ثابت خازن ها

نظریه آزمایش : با اتصال سری یک منبع انرژی و مقاومت وو خازن میتوان خازنی را شارژ کرد خازن تا رسیدن به اختلاف پتانسیل دو سر منبع همچنان به تدریج پر از بار الکتریکی میشود طبق فرمول  Q = CV   مقدار بار ذخیره شده را داریم

با پرشدن خازن V   به مقدار ε  میرسد حال به وسیله فرمول  ln( ε – V ) = ln ε – t/Rc  مقدار c را تعیین میکنیم معادله فوق دارای جوابی به صورت y = A –Bx میباشد که  B = 1/Rc  است و y = ln(ε + V)  میتوان نمودار اندازه گیریها را رسم کرد و شیب خط بدست آمده را در فرمول بالا قرار داد تا برای هر اندازه گیری  مقدار c   را تعیین کرد و در آخر مقدار واقعی c   را از فرمول تعیین میکنیم

 وسایل مورد استفاده : منبع انرژی – سیم – خازن – مقاومت – تایمر – مولتی متر

شرح آزمایش : مدار را متصل میکنیم باید دقت کرد که پایه مثبت خازن به طرف مثبت منبع و پایه منفی آن به سر منفی منبع متصل باشد ( در کنار یکی از پایه های خازن یک شیاروجود دارد که علامت منفی در آن دیده میشود این پایه پایه منفی میباشد و پایه دیگر مثبت است ) باید دقت شود که وارونه بسته نشود چونکه باعث سوختگی خازن میشود مولتی متررا در حالت ولت سنج قرار داده و به صورت موازی به خازن متصل میکنیم ( سر مثبت مولتی متر به سر مثبت خازن و سر منفی آن به سر منفی خازن ) تایمر را آماده می کنیم ازصفر بودن ولتاژ دو سر خازن مطمئن می شویم اگر خازن ولتاژی رانشان داد به وسیله سیمی که دو سر آن را به هم وصل میکند خازن را خالی از بارالکتریکی میکنیم تا ولتاژ خازن صفر شود حال منبع را به مدار اضافه میکنیم به محض وارد شدن منبع به مدار زمان را با تایمر میگیریم و هر از 5 ثانیه مقدار ولتاژ مولتی متر را میخوانیم و یادداشت میکنیم مقادیر را در جدول یادداشت میکنیم ولتاژ را تا 60  ثانبه به فاصله 10 ثاینه میخوانیم از نتایج بدست آمده نمودار آن را رسم میکنیم به طوری که محور  X ها  را زمان یا t  قرار میدهیم و محور  y ها را Ln(ε-V)   قرار میدهیم دقت داشته باشید که مقدار ε را آخرین مقدار ولتاژ خازن که در ثانیه 60 بدست آمد قرار میدهیم  شیب خط را برابر 1/(R*C) قرار داده و مقدار C  را بدست می آوریم که در این آزمایش برابر ç  R = 100k Ω و  شیب  برابر 100  و طبق فرمول داریم  C = (1 / 51.2 *100  ) 

حال برای هر یک از اندازه گیریها مقدار C  را با فرمول ln( ε – V ) = ln ε – t/Rc    محاسبه کرده در جدول یادداشت میکنیم .

نتیجه گیری : مقدارC  خازن انتخاب شده برابر 330 میکرو فاراد بوده ( رقمی که بر روی خود خازن نوشته شده ) و مقداری که از آزمایش بدست آمده است  میکروفاراد می باشد که با توجه به خطاها میتواند قابل قبول باشد . هر چه زمان میگذرد مقدار بار الکتریکی ذخیره شده روی خازن بیشتر می شود و اختلاف پتانسیل دو سر خازن ( ولتاژ ) بیشتر می شود تا اینکه به ولتاژ تولیدی منبح نیروی محرکه نزدیک میشود

منابع ایجاد خطا :  مولتی متر که تا دو رقم اعشار ولتاژ را نشان می داد و دقت آن همچنین مقاومت درونی سیم های ارتباطی که محاسبه نمیشود خواندن به طور دقیق مقدار ولتاژ هر از 5 ثانیه مقدور نمیباشد . در اوایل برقراری مدار خازن با تندی بیشتری نسبت به ثانیه های آخر پر میشود و این باعث میشود شیب خط دقیقی نداشته باشیم

خازن های موازی

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه عملکرد خازنها در به هم بستن آنها به صورت موازی و تعیین مقدار C معادل آنها

نظریه آزمایش : وقتی خازنها به صورت موازیبسته میشوند مقدار C  معادل آنها برابر  Ceq = C1 + C2 + …

 وسایل مورد استفاده : خازن – مقاومت – منبع انرژی – مولتی متر – سیم ارتباطی - ساعت

شرح آزمایش : در ادامه آزمایش قبل بعد از آنکه مقادیر دو خازن را بدست آوردیم آن دو خازن را به صورت موازی متصل میکنیم باید در به هم بستن موازی خازن ها دقت شود که پایه مثبت خازن یک و پایه مثبت خازن  2 به همراه مقاومت به خروجی مثبت منبع وصل میشود و همینطور پایه منفی را متصل میکنیم  حال سر مثبت مولتی متر را به پایه مثبت خازن ها سر منفی اش را به منفی خازن ها متصل میکنیم حال همانند آزمایش قبل ابتدا آنها را شارژ و سپس در زمان t = 0   شروع به دشارژ خازن ها میکنیم ( کلید را قطع میکنیم یا منبع را از مدار خارج میکنیم )جدول اندازه گیریهای مربوطه را یادداشت میکنیم این کار را برای 60 ثانیه اعمال میکنیم ( اعمالی را که برای آزمایش شارژ خازن در قبل انجام شد برای این آزمایش هم انجام میدهیم )

نمودار مختصات ومعادله خط حاصل از نتایج آزمایش را همانند آزمایش قبل رسم میکینم طبق آزمایش قبل داریم                        C1 =100 µF و µF 300 C2 = و همچنین از معادله خط داریم شیب خط = 0.0042

و از این شیب خط داریم  =430 C_eq

نتیجه گیری : Cمعادل خازن ها را که در آزمایش بدست آمده با C  معادل حاصل از فرمول Ceq = C1 + C2  مقایسه میکنیم C  حاصل از شیب خط برابر  352 µF  و C  حاصل از فرمول برابر 362 µF میباشد که با توجه به خطاهای موجود تساوی این دو نتیجه قابل قبول است. هر چه از زمان میگذرد به تدریج انرزی ذخیره شده در خازنها تخلیه میشود این انرژی در مقاومت مصرف میشود

منابع ایجاد خطا : مقداری که مولتی متر نشان میدهد با دقت صدم می باشد همچنین خواندن به طور دقیق ولتاژ مولتی متر مقدور نمی باشد و چون مقدار در حال تغییر است شخص نمیتواند دقیقاً مقدار را بخواند . مقدار مقاومت سیم های ارتباطی و مقاومت درونی مولتی متر در نظر گرفته نمی شود نوع اتصالات مطلوب نمیباشد .

دشارژ خازن

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه دشارژ خازنها ( خالی کردن خازن از بار الکتریکی )و تعیین مقدار C

نظریه آزمایش : هنگامی که خازنی دارای بار الکتریکی با یک مقاومت به طور موازی بسته شوند بار الکتریکی به صورت گرما در مقاومت تخلیه میشود تا بار الکتریکی در خازن صفر شود . هنگامی که یک منبع انرژی با خازن و مقاومتی موازی بسته شود ولتاژ دوسرخازن خیلی سریع با ولتاژ منبع برابر میشود یعنی از بار الکتریکی خازن پر میشود و اختلاف پتانسیل آن با نیروی محرکه منبع یکی میشود وقتی که در این حالت منبع را از مدار خارج کنیم خازن به طور تدریجی از بار تخلیه میشود و این انرژی به صورت گرما در مقاومت تخلیه میشود و طبق فرمول داریم  Ln V = Ln ε – t /(R*C)

 وسایل مورد استفاده : خازن – مقاومت – منبع انرژی – مولتی متر – سیم ارتباطی - ساعت

شرح آزمایش : مداری را شبیه مدار روبرو طبق قواعد آزمایشهای قبل متصل میکنیم به طوری که منبع و مقاومت و خازن به صورت موازی به هم متصل باشند( خازن C = 100 µF و R =920 kΩ ) وقتی جریان در مدار برقرار شد خازن خیلی سریع پر میشود و ولتاژ مولتی متر پس از افزایش سریعی ثابت میشود حال با خارج کردن منبع از مدار بار الکتریکی ذخیره شده در خازن به تدریج به صورت گرما در مقاومت خالی می شود ولتاژ مولتی متر هنگامی که ثابت شد در جدول در زمان t = 0 یادداشت کرده وبه محض آنکه منبع را از مدار خارج میکنیم زمان را میگیریم و هر از 10 ثانیه به مولتی متر نگاه میکنیم و مقدار ولتاژ آنرا در جدول یادداشت میکنیم این کار را تا 60 ثانیه ادامه میدهیم اگر در اواخر زمان مشاهده شد که ولتاژ دیگر کمتر نمیشود یا هر از 20 یا 30 ثانیه تغییر نکرد دیگر به خواندن ادامه نمیدهیم حال نمودار نتایج را ترسیم میکنیم ( محور x ها t  قرار میدهیم و محور y ها را ln V قرار میدهیم ) شیب خط بدست آمده از معادله خط را برابر  1 / (R*C) قرار میدهیم تا مقدار واقعی C  بدست آید ( شیب خط  1.27= ) پس مقدار C = 105.5 µF میباشد حال طبق فرمول    Ln V = Ln ε – t /(R*C) مقدار C  را برای هر یک از نتایج محاسبه کرده و مقدار خطا ها نسبت به مقدار واقعی محاسبه میکنیم ( مقدار ε برابر با اولین مقدار ولتاژ در زمان t=0 در نظر میگیریم (  = 3.90ε ) این اعمال را برای یک خازن دیگر انجام میدهیم مقادیر نتایج آزمایشها را برای دو آزمایش بعدی نگه میداریم )خازن دوم : C = 47 µF نوشته شده روی خازن -  C = 47 µF  طبق آزمایش انجام شده – (  شیب خط  0.00243  می باشد  )

نتیجه گیری : C  بدست آمده از آزمایش با توجه به خطاها تقریباً برابر با مقدار نوشته شده روی خازن میباشد . هر چه از زمان میگذرد به تدریج انرزی ذخیره شده در خازن تخلیه میشود این انرژی در مقاومت مصرف میشود

منابع ایجاد خطا : مقداری که مولتی متر نشان میدهد با دقت صدم می باشد همچنین خواندن به طور دقیق ولتاژ مولتی متر مقدور نمی باشد و چون مقدار در حال تغییر است شخص نمیتواند دقیقاً مقدار را بخواند . مقدار مقاومت سیم های ارتباطی و مقاومت درونی مولتی متر در نظر گرفته نمی شود

خازن های متوالی

موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه عملکرد خازنها در به هم بستن آنها به صورت موازی و تعیین مقدار C معادل آنها

نظریه آزمایش : وقتی خازنها به صورت موازیبسته میشوند مقدار C  معادل آنها برابر  Ceq = 1/c1+1/c2+…

 وسایل مورد استفاده : خازن – مقاومت – منبع انرژی – مولتی متر – سیم ارتباطی - ساعت

شرح آزمایش : در ادامه آزمایش قبل بعد از آنکه مقادیر دو خازن را بدست آوردیم آن دو خازن را به صورت متوالی متصل میکنیم باید در به هم بستن موازی خازن ها دقت شود که پایه مثبت خازن یک و پایه منفی خازن 2 به همراه مقاومت به خروجی مثبت منبع وصل میشود و همینطور پایه منفی را متصل میکنیم  حال سر مثبت مولتی متر را به پایه مثبت خازن ها سر منفییش را به منفی خازن ها متصل میکنیم حال همانند آزمایش قبل ابتدا آنها را شارژ و سپس در زمان t = 0   شروع به دشارژ خازن ها میکنیم ( کلید را قطع میکنیم یا منبع را از مدار خارج میکنیم )جدول اندازه گیریهای مربوطه را یادداشت میکنیم این کار را برای 150 ثانیه اعمال میکنیم ( اعمالی را که برای آزمایش دشارژخازن در قبل انجام شد برای این آزمایش هم انجام میدهیم )

نمودار مختصات ومعادله خط حاصل از نتایج آزمایش را همانند آزمایش قبل رسم میکینم. طبق آزمایش قبل داریم C1 = 100µF  

و C2 = 47 µF  و همچنین از معادله خط داریم شیب خط = 0.0041

و از این شیب خط داریم  ç  Ceq = 185.18 µF  

<td valign="top" widt می پسندم 0 نمی پسندم 1

این مطلب در تاریخ: یک شنبه 24 آذر 1392 ساعت: 5:15 منتشر شده است
برچسب ها : گزارشکار فیزیک 2,

نویسنده:کامران مومن زاده

نظرات()

مطالب مرتبط

نيتروژن و آمونياك سازي

عنصر هلیوم

روش نمونه گیری گاز طبیعی

کاربرد طیف سنجی در شیمی آلی

تاریخ علم شیمی

نظرات

برای دیدن نظرات بیشتر روی شماره صفحات در زیر کلیک کنید

نمایش کلیه نظرات

نام

آدرس ایمیل

وب سایت/بلاگ

70	60	50	40	30	20	10	t
2.8	3.87	4.45	5.2	6.03	6.99	8.23	V
1.029619	1.353255	1.492904	1.648659	1.796747	1.944