SPRAWOZDANIE

Temat: Badanie procesów relaksacyjnych w obwodach elektrycznych.

1. Pomiar napięcia zapłonu U_z i gaśnięcia U_g neonówki.

1. schemat układu pomiarowego i opis doświadczenia:

R_z

+

~220V ZASILACZ Ne U_zg

V

-

Doświadczenie polegało na dziesięciokrotnym pomiarze wartości napięci zapłonu U_z neonówki (napięcie wskazywana przez woltomierz w momencie zapalenia się neonówki) oraz pomiarze napięcie gaśnięcia U_g.

2. wyniki doświadczenia i obliczenia

U[V]\n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	Uśr
Uz	65,0	65,0	65,5	66,0	66,0	68,5	66,5	65,5	66,0	66,0	66,0
Ug	52,5	53,0	52,0	52,0	52,5	52,0	52,5	52,0	52,5	52,0	52,3

3. przyjęte wartości błędów

ΔU_z=0,2[V]

ΔU_g=0,2[V]

2. Badanie zależności okresu drgań od wartości oporności R i pojemności C

1. schemat układu pomiarowego i opis doświadczenia


R_z


+












~220V ZASILACZ U C Ne







V






-

W doświadczeniu tym dokonywaliśmy pomiaru czasu dwudziestu rozbłysków lampy neonowej, a następnie wyliczaliśmy okres drgań obwodu.

2. przyjęte wartości błędów




• ΔR=±10%R

Lp.	R[KΩ]	ΔR[kΩ]
1	640	±64
2	590	±59
3	550	±55
4	520	±52
5	470	±47
6	420	±42
7	360	±36

• ΔC=±10%C

Lp.	C [μF]	ΔC[μF]
1	2	±0,2
2	1	±0,1
3	0,1	±0,01

• Δε=0,2[V]




3. wyniki doświadczenia i obliczenia




Lp.	C[μF]	R[kΩ]	t20[s]	Texp[s]
1	2	640	74,75	3,7375
2	2	640	74,03	3,7015
3	2	590	69,62	3,481
4	2	590	69,79	3,4895
5	2	550	64,54	3,227
6	2	550	64,66	3,233
7	2	520	61,41	3,0705
8	2	520	61,63	3,0815
9	2	470	56,59	2,8295
10	2	470	56,37	2,8185
11	2	420	50,59	2,5295
12	2	420	50,62	2,531
13	2	360	43,19	2,1595
14	2	360	43,63	2,1815
15	1	640	37,62	1,881
16	1	640	37,21	1,8605
17	1	590	34,88	1,744
18	1	590	34,97	1,7485
19	1	550	32,4	1,62
20	1	550	32,41	1,6205
21	1	520	30,56	1,528
22	1	520	30,79	1,5395
23	1	470	28,13	1,4065
24	1	470	28,03	1,4015
25	1	420	26,19	1,3095
26	1	420	25,47	1,2735
27	1	420	25,1	1,255
28	1	360	21,41	1,0705
29	1	360	21,93	1,0965
30	1	360	21,56	1,078
31	0,1	640	6,78	0,339
32	0,1	640	6,93	0,3465
33	0,1	640	6,91	0,3455
34	0,1	590	6,65	0,3325
35	0,1	590	6,25	0,3125
36	0,1	590	6,78	0,339
37	0,1	550	6,4	0,32
38	0,1	550	6,41	0,3205
39	0,1	550	6,72	0,336
40	0,1	520	5,78	0,289
41	0,1	520	5,72	0,286
42	0,1	520	5,75	0,2875
43	0,1	470	5,72	0,286
44	0,1	470	5,78	0,289
45	0,1	470	5,5	0,275
46	0,1	420	4,31	0,2155
47	0,1	420	4,41	0,2205
48	0,1	420	4,31	0,2155
49	0,1	360	3,53	0,1765
50	0,1	360	4	0,2
51	0,1	360	3,75	0,1875




4. obliczanie wartości okresów teoretycznych

Wartość T­_obl wyznaczamy za wzoru T_obl=RC*K gdzie

K =ln((ε-U_g)/(ε-U_z))

ε- siła elektromotoryczna zasilacza ε=66,8[V]

Obliczenia przedstawia poniższa tabelka:




Lp.	C [μF]	R[kΩ]	Teksp śr[s]	Tobl[s]
1	2	640	3,7195	3,708534
2	2	590	3,48525	3,4188048
3	2	550	3,23	3,1870214
4	2	520	3,076	3,0131839
5	2	470	2,824	2,7234547
6	2	420	2,53025	2,4337254
7	2	360	2,1705	2,0860504
8	1	640	1,87075	1,854267
9	1	590	1,74625	1,7094024
10	1	550	1,62025	1,5935107
11	1	520	1,53375	1,5065919
12	1	470	1,404	1,3617273
13	1	420	1,2793333	1,2168627
14	1	360	1,0816667	1,0430252
15	0,1	640	0,3436667	0,1854267
16	0,1	590	0,328	0,1709402
17	0,1	550	0,3255	0,1593511
18	0,1	520	0,2875	0,1506592
19	0,1	470	0,2833333	0,1361727
20	0,1	420	0,2171667	0,1216863
21	0,1	360	0,188	0,1043025




3. Rachunek błędu

Obliczanie błędu okresu ΔT_obl metodą różniczki zupełnej. Do obliczenia błędu pomiaru możliwe jest zastosowanie jedynie metody różniczki zupełnej ze względu na małą liczbę pomiarów (2 lub 3), taka ilość pomiarów potrafi jedynie wyeliminować błędy grube, ale nic nie można powiedzieć o błędach przypadkowych.




Lp.	C [μF]	R[kΩ]	T eksp [s]	T eksp [s]	Tobl[s]	ΔTobl [s]
1	2	640	3,7	±0,3	3,7	±0,8
2	2	590	3,5	±0,3	3,4	±0,7
3	2	550	3,2	±0,3	3,2	±0,7
4	2	520	3,1	±0,3	3,0	±0,6
5	2	470	2,8	±0,3	2,7	±0,6
6	2	420	2,5	±0,3	2,4	±0,5
7	2	360	2,2	±0,3	2,1	±0,4
8	1	640	1,9	±0,3	1,9	±0,4
9	1	590	1,7	±0,3	1,7	±0,4
10	1	550	1,6	±0,3	1,6	±0,3
11	1	520	1,5	±0,3	1,5	±0,3
12	1	470	1,4	±0,3	1,36	±0,27
13	1	420	1,3	±0,3	1,22	±0,24
14	1	360	1,1	±0,3	1,04	±0,20
15	0,1	640	0,3	±0,3	0,19	±0,04
16	0,1	590	0,3	±0,3	0,17	±0,04
17	0,1	550	0,3	±0,3	0,16	±0,03
18	0,1	520	0,2	±0,3	0,151	±0,029
19	0,1	470	0,2	±0,3	0,136	±0,027
20	0,1	420	0,2	±0,3	0,122	±0,024
21	0,1	360	0,1	±0,3	0,104	±0,020

4. Wnioski:

Jak Wynika z powyższych obliczeń wartości teoretyczne okresu drgań relaksacyjnych obwodu różnią się od otrzymanych metodą eksperymentalną. Różnica ta jest wynikiem pominięcia w obliczeniach teoretycznych okresu drgań czasu rozładowywania kondensatora (czasu świecenia neonówki). T=t₁+t₂ gdzie t₁- czas ładowania t₂- czas rozładowania. Czas rozładowania jest krótszy od czasu ładowania lecz przy dużej częstotliwości drgań układu odgrywa on znaczącą rolę.

Dla małych pojemności kondensatora wartość okresu relaksacji mierzonego metodą bezpośrednią jest mniejszy od wartości błędu pomiaru.

---