3 Ellenállás mérés az U és az I összehasonlítása alapján. 3.a mérés: Ellenállás mérése feszültségesések összehasonlítása alapján.

Átírás

1 3 Ellenállás mérés az és az I összehasonlítása alapján 3.a mérés: Ellenállás mérése feszültségesések összehasonlítása alapján. A mérés célja: A feszültségesések összehasonlításával történő ellenállás mérési módszer megismerése és gyakorlása. A méréshez tartozó elméleti ismeretek összefoglalása és a mérés leírása: A 3.2.a ábrán látható kapcsolásban sorba kapcsoljuk az R ismeretlen ellenállást és a változtatható értékű R -el jelölt úgynevezett normálellenállást. (ormál ellenállásnak nevezzük a precíziós módon és anyagból előállított nagy hő stabilitással rendelkező, hiteles mérési célokra készített fix vagy változtatható értékű ellenállást). Az O feszültséget állandó értéken tartva először megmérjük az ismeretlen ellenálláson eső feszültséget és rögzítjük a mért értéket. Ezután megmérjük ugyanazzal a voltmérővel az R normálellenálláson eső fezsültséget, és ha nem egyezik az R en mért feszültséggel, akkor R értékét addig változtatjuk, amíg a két feszültség esés azonos értékű nem lesz. Mint elméleti tanulmányainkból ismeretes, ha két sorba kapcsolt ellenálláson a feszültségesés azonos, akkor a két ellenállás értéke is azonos (feszültségosztó!!). Összefüggésekkel kifejezve: I R és I R ; továbbá : I áll, és R ; tehát : R Látható, hogy ha =, akkor R =R. A mérés pontosságát befolyásolja R pontossága! R R. Feladatok: 1. A mérés összeállítása a 3.1.a ábra alapján a TIA áramkör szimulációs program segítségével. 2. Az alábbi értékek beállítása: O =5V; R =1k 3. A K kapcsolót 1 es (felső) állásba kapcsoljuk és leolvassuk az R en eső feszültséget. 4. A K kapcsolót 2 es (alsó) állásba kapcsoljuk és leolvassuk az R en eső feszültséget. 5. Ha a két feszültség nem egyforma, akkor az R jelű normál ellenálláson addig változtatunk, míg el nem érjük, az = állapotot, mivel ebben az esetben áll fenn az R =R egyenlőség!! 6. A mérést végezd el R 1 =1k ; R 2 =2k ; R 3 =3k ; R 4 =4k ; R 5 =5k esetére, úgy, hogy ebben az esetben a normálellenállás ideális. 7. Ezt követően pedig végezd el a mérést a fenti R értékekkel úgy, hogy a normálellenállás nem ideális, hanem a lineáris hőmérsékleti együtthatója: =0,001 1/ o C, és a környezeti hőmérséklet T=40 o C! 8. Vizsgáld meg milyen hiba keletkezett a 7 es pont szerinti mérésnél a 6 os pontban mértekhez viszonyítva!

2 9. A mérés során a normálellenállás toleranciáját 1% - nak, eloszlását normál nak A megépítendő áramkör: Kapcsoló 1-es állása Rx 2,0k + V K Kapcsoló 2-es állása o 5,0 R 5,0k Ezzel a jellel kapcsolhato 3.1.a ábra. A TIA használata során az alábbi értékeket állítsd be az ideális esetre az egyes elemekhez: Feszültség forrás párbeszéd panel Feszültségmérő párbeszéd panel, ügyelj az IO állapot helyes kiválasztására!

3 A 7- es pontban leírt mérés elvégzéséhez a potenció méter párbeszédpanelt az alábbiak szerint A méréshez ilyen táblázatot használj! = V R =R k Jó tanács: a mérés során ügyelj a mértékegységekre, és kövesd pontosan a Feladatok címszó alatt felsoroltakat! Ha a mérési eredményed nyilvánvalóan nagy hibával terhelt, úgy végezd el a mérést ismételten! Ha az új mérési eredmény nem változott, keresd a hiba okát, tegyél ésszerű meggondolásokat az adott méréssel kapcsolatban! Megfigyelési szempontok: 1. Mit tapasztalsz akkor, amikor =! 2. Hogyan befolyásolja a mérés eredményét a normál ellenállás hőmérséklet változása? 3. Megfelelő e a gyakorlat számára az ilyen módszerrel történő ellenállás mérés pontossága? 4. Hasonlítsd össze az Ohm törvénye alapján végzett ellenállás mérés tapasztalatait az itt szerzettekkel!

4 3.b mérés: Ellenállás mérése áramerősségek összehasonlítása alapján. A mérés célja: Az áramerősségek összehasonlításával történő ellenállás mérési módszer elsajátítása és gyakorlása. A méréshez tartozó elméleti ismeretek összefoglalása és a mérés leírása: Árammérő segítségével is meghatározhatjuk egy ismeretlen ellenállás értékét, abból a törvényszerűségből, hogy ha állandó feszültség mellett két ellenálláson (amelyből az egyik ismeretlen a másik ismert) ugyanakkora áram folyik keresztül, akkor a két ellenállás értéke megegyezik. Gondolj az áramosztóra! Összefüggésekkel: I R ; és I R ; tehát : I R I R. I És innen: R R. I Feladatok: 1. A mérés összeállítása a 3.1.b ábra alapján a TIA áramkör szimulációs program segítségével. 2. Az alábbi értékek beállítása: O =5V; R =1k 3. A K kapcsolót 1 es (bal oldali) állásba kapcsoljuk és leolvassuk az R en folyó áramot. 4. A K kapcsolót 2 es (jobb oldali) állásba kapcsoljuk és leolvassuk az R en folyó áramot. 5. Ha a két áram nem azonos értékű, akkor az R jelű normál ellenálláson addig változtatunk, míg el nem érjük, az I =I állapotot, mivel ebben az esetben áll fenn az R =R egyenlőség!! 6. A mérést végezd el R 1 =1k ; R 2 =2k ; R 3 =3k ; R 4 =4k ; R 5 =5k esetére, úgy, hogy ebben az esetben a normálellenállás ideális. 7. Ezt követően pedig végezd el a mérést a fenti R értékekkel úgy, hogy a normálellenállás nem ideális, hanem a lineáris hőmérsékleti együtthatója: =0,001 1/ o C, és a környezeti hőmérséklet T=40 o C! 8. Vizsgáld meg milyen hiba keletkezett a 7 es pont szerinti mérésnél a 6 os pontban mértekhez viszonyítva! 9. A mérés során a normálellenállás toleranciáját 1% - nak, eloszlását normál nak Megfigyelési szempontok: 1. Mit tapasztalsz akkor, amikor I =I? 2. Hogyan befolyásolja a mérés eredményét a normál ellenállás hőmérséklet változása? 3. Megfelelő e a gyakorlat számára az ilyen módszerrel történő ellenállás mérés pontossága? 4. Hasonlítsd össze az Ohm törvénye alapján végzett ellenállás mérés tapasztalatait az itt szerzettekkel! 5. Azonos értékű ismeretlennek feltételezett ellenállásokat mértél mindkét módszerrel, hasonlítsd össze az eredményeket, mit tapasztalsz, adj rá magyarázatot!

5 A megépítendő áramkör: Figyelj: Az áramkör a jegyzőkönyvedben az itt látható módon legyen lerajzolva. A szimulációs programban történő megépítés során viszont ne szerepeljenek az áramnyilak, továbbá a kapcsoló 1-es és 2-es állását jelző számok! 3.1.b ábra Az egyes áramköri elemek beállítását a 2.a mérés kapcsán megtanultaknak megfelelően végezd el! A méréshez ilyen táblázatot használj! I =I ma R =R k Jó tanács: A mérések során egy re több ismeretre teszel szert, amelyek összhangban vannak az elméletben tanultakkal! Hogy ezt az összhangot felismerd, mérés előtt tanulmányozd az adott témakört! Fokozatosan sajátítsd el a mérési eredményekkel szembeni kritikai képességet, és ne fogadd el fenntartás nélkül azokat! Végezd el mindkét mérés szöveges értékelését, részletesen térj ki a megfigyelési szempontokban feltett kérdések megválaszolására! Ügyelj a pontos fogalmazásra és alkalmazd a szakterületednek megfelelő fogalmakat!