DOŚWIADCZENIA GDY PŁYNIE PRĄD

1. Badanie napięcia i natężenia prądu w obwodzie szeregowym 2. Badanie napięcia i natężenia prądu w obwodzie równoległym 3. Sprawdzenie prawa Ohma dla przewodników 4. Działanie rezystora regulowanego 5. Badanie zmiany oporu żarówki

Badanie napięcia i natężenia prądu w obwodzie szeregowym 1. Badanie napięcia i natężenia prądu w obwodzie szeregowym

Do doświadczenia potrzebujemy : baterie, oporniki, amperomierz, woltomierz, przewody łączące, włącznik

Zestaw doświadczalny

Po podłączeniu schematu, przeprowadzono doświadczenie , w którym podłączano po kolei oporniki o porze 200 W, mierząc natężenie i napięcie prądu. Źródło prądu miało natężenie 13,5 V. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli: Ilość oporników I [A] U [V] 1 0,0675 13,5 2 0,0338 6,75 3 0,0225 4,5

Wykres zależności natężenia prądu od ilości oporników w obwodzie Ilość oporników

Wykres zależności napięcia na każdym opornika od ilości oporników V [A] Ilość oporników

Wnioski Przy szeregowym łączeniu oporników natężenie prądu w obwodzie maleje wraz ze wzrostem liczby oporników. Jest to spowodowane wzrostem oporu w całym obwodzie. Każdy opornik ma po 200 W, a przy dokładaniu oporników opór ten wzrasta do 400 W i do 600 W. Napięcie ze źródła dzieli się między wszystkie oporniki w obwodzie. Im tych oporników jest więcej, tym napięcie na każdym z nich jest mniejsze. Tym samym natężenie prądu płynące przez każdy z nich jest mniejsze.

Badanie napięcia i natężenia prądu w obwodzie równoległym 2. Badanie napięcia i natężenia prądu w obwodzie równoległym

Do doświadczenia potrzebujemy : baterie, oporniki, amperomierz, woltomierz, przewody łączące, włącznik

Zestaw doświadczalny

Po podłączeniu schematu, przeprowadzono doświadczenie , w którym podłączano po kolei oporniki o porze 200 W, mierząc natężenie i napięcie prądu. Źródło prądu miało natężenie 13,5 V. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli: Ilość oporników I [A] R[W] 1 0,0675 200 2 0,135 100 3 0,2024 66,7

Wykres przedstawiający zależność oporu zastępczego od ilości oporników w obwodzie R [W] Ilość oporników

Wykres przedstawiający zależność natężenia prądu od ilości oporników w obwodzie Ilość oporników

Wnioski Im więcej oporników połączonych równolegle, tym mniejszy jest ich opór zastępczy. Przy małym oporze zastępczym natężenie prądu w przewodach doprowadzających napięcie do wszystkich oporników jest duże. Całkowite natężenie prądu w przewodach doprowadzających napięcie do równolegle połączonych oporników rośnie wraz z liczbą oporników.

Sprawdzenie prawa Ohma dla przewodników 3. Sprawdzenie prawa Ohma dla przewodników

Do doświadczenia potrzebujemy : zasilacz z regulowanym napięciem, oporniki, amperomierz, woltomierz, przewody łączące, włącznik

Zestaw doświadczalny

Po podłączeniu schematu, przeprowadzono doświadczenie , w którym zmieniając napięcie mierzono natężenie prądu płynącego przez ten przewodnik. Badanie powtórzono dla innego przewodnika. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli: U [V] I1 [A] I2 [A] R1 [W] R2 [W] 6 0,2 0,4 30 15 12 0,42 0,8 28,57143 18 0,58 1,15 31,03448 15,65217 24 0,81 1,64 29,62963 14,63415 1 2,1 14,28571 34 1,18 2,35 28,81356 14,46809 40 1,3 2,58 30,76923 15,50388 46 1,45 2,92 31,72414 15,75342 52 1,7 3,5 30,58824 14,85714 58 1,85 3,8 31,35135 15,26316

Wykres zależności natężenia prądu od napięcia

Wnioski Wykres przedstawiający zależność natężenia prądu od napięcia pokazuje, że obie wielkości są do siebie wprost proporcjonalne, ponieważ gdy napięcie prądu wzrasta, to natężenie też rośnie. Dzieląc przez siebie napięcie prądu U do natężenia I otrzymujemy wartość oporu R, która ma wartość stałą i dla pierwszego przewodnika wynosi około 30W, a dla drugiego około 15W. Z wykresu odczytać możemy również takie informacje, że przewodnik pierwszy, który miał większy opór (30W), kąt nachylenia wykresu do poziomej osi układu współrzędnych jest mniejszy niż przewodnika drugiego (15W).

Działanie rezystora regulowanego 4. Działanie rezystora regulowanego

Do doświadczenia potrzebujemy : zasilacz, rezystor regulowany, amperomierz, silnik, przewody łączące

Zestaw doświadczalny

Po podłączeniu schematu, przeprowadzono doświadczenie i zmierzono, jakie jest napięcie prądu oraz natężenie. Potem policzono opór prądu, który przechodzi przez silnik. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli:  Pomiar U [V] I [A] R [W] 1 12,4 0,05 248 2 0,04 310 3 0,03 413

Wykres zależności natężenia prądu od oporu R [W]

Wnioski Przy natężeniu prądu 0,05A silnik kręcił się najszybciej, natomiast przy napięciu 0,03A najsłabiej. Kiedy opór prądu zwiększał się to silnik pracował słabiej, natomiast gdy opór się zmniejszał silnik pracował lepiej. Natężenie prądu jest odwrotnie proporcjonalne do oporu – zależność tę najlepiej ilustruje wykres, który pokazuje, że gdy opór prądu się zwiększa, to natężenie prądu maleje.

Badanie zmiany oporu żarówki 5. Badanie zmiany oporu żarówki

Do doświadczenia potrzebujemy : zasilacz z regulowanym napięciem, żarówkę, amperomierz, woltomierz, przewody łączące, włącznik

Zestaw doświadczalny

Po podłączeniu schematu, przeprowadzono doświadczenie , w którym zmieniając napięcie mierzono natężenie prądu płynącego przez żarówkę. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli: U [V] I [A] R [W] 1,2 0,6 2 2,5 1 3,8 1,4 2,714286 5,1 1,8 2,833333 6,8 2,2 3,090909

Wykres zależności natężenia prądu od napięcia U[V]

Wnioski W żarówce tylko cześć energii elektrycznej wykorzystywana jest na energię świetlną. Pozostała część energii zamienia się na energię cieplną. Wykres zależności natężenia prądu od napięcia nie jest linią prostą. Dzieląc przez siebie napięcie prądu U do natężenia I nie otrzymujemy wartości stałej oporu R – prawo Ohma nie jest spełnione. Im większe jest napięcie, tym większe jest natężenia prądu i w ten sposób zwiększa się ilość wydzielanego ciepła, które zwiększa opór, a spowodowane to jest wzrostem temperatury drucika wolframowego, który świeci w żarówce.

Źródła J. Salach, M Fiałkowska, K. Fiałkowski, W. Mroszczyk „Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych – treści rozszerzające – część 2”, wydawnictwo ZamKor B. Zegrodnik, Ł. Zegrodnik „Fizyka z komputerem”, wydawnictwo Helion

Uczestnicy Aleksandra Chojnacka MajaCichowska Marta Koźlik Katarzyna Krysmann Paulina Kubaczyk Kamil Lemański Iga Majchrzak Dagmara Napierała Maciej Pawliczak Natalia Skorupińska Ewa Strzelczak Adrianna Suchora Lidia Baum