ĆWICZENIE 15
ELEKTRYCZNY MODEL KOMÓRKI
Przed rozpoczęciem pomiarów proszę zapoznać się z oznaczeniami na
schemacie:
R
1
– R
4
, R
P
, R
C
, R
M
- oporniki
C
M
- kondensator
P
1
– P
6
-
przełączniki umożliwiające szeregowe podłączenie amperomierza w odpowiednie
miejsca obwodu; przełącznik ustawiony w stronę białej kropki nad przełącznikiem oznacza
pozycję: „obwód zamknięty” – przepływ prądu, przełączenie dźwigni w dół oznacza pozycję:
„obwód otwarty” –
brak przepływu prądu przez przełącznik (prąd popłynie przez podłączony
amperomierz)
Z – zasilanie
W –
przełącznik umożliwiający przepływ prądu w górnej ( położenie „w górę”) lub dolnej
(położenie „w dół”) części obwodu; w położeniu środkowym zasilanie jest odłączone.
A – M -
litery oznaczające punkty pomiarowe – tu wkładamy końcówki miernika.
UWAGA!
Dokonując pomiarów wkładamy czerwoną końcówkę w pierwszą z podanych liter punktów
pomiarowych.
PO KAŻDYM POMIARZE WYJMUJEMY KOŃCÓWKI MIERNIKA Z
PUNKTÓW POMIAROWYCH! W PRZECIWNYM RAZIE MIERNIK MOŻE
ULEC USZKODZENIU.
I. Obwód dolny –
sprawdzanie praw przepływu prądu
A. Przebieg doświadczenia:
1.
Włóż końcówkę zasilacza do gniazda Z; zasilacz włącz do gniazda sieciowego 220V.
2.
Sprawdź , czy wszystkie przełączniki P
są w pozycji: „zamknięty”; w razie potrzeby
skoryguj ustawienia.
3.
Przełącznik W ustaw w pozycji „ w dół” – podłączony jest dolny obwód.
4.
Narysuj schemat obwodu. Na schemacie zamiast przełączników P narysuj amperomierze.
5.
Sprawdź I prawo Kirchhoffa:
a)
Ustaw miernik na pomiar natężenia prądu ( po prawej stronie zakresy pod literami DCA)
w pozycji „200mA”
b)
Przełącz P
4
do pozycji: „otwarty”, zmierz natężenie prądu I
MF
.
Po pomiarze natężenia
wyjmuj końcówki miernika! Pamiętaj o zamykaniu obwodu przełącznikiem po
odłączeniu amperomierza!
c)
Zmierz natężenia prądu I
IK
oraz I
IL
p
amiętając o właściwym ustawianiu
przełączników P
5
i P
6
.
d)
Sprawdź, czy z dokładnością do błędów miernika I
MF
= I
IK
+ I
IL
. Obliczenia umieść na
karcie kontrolnej
e)
Zamknij wszystkie przełączniki.
6.
Sprawdź II prawo Kirchhoffa :
a.
Ustaw miernik na pomiar napięcia ( po lewej stronie zakresy pod literami DCV) w
pozycji „20V”
b.
Zmierz kolejno napięcia U
FG
, U
GH
, U
HI
, U
IM
c.
Sprawdź, czy z dokładnością do błędów miernika U
FG
= U
GH
+ U
HI
+ U
IM
.
7.
Zmierz napięcie U
MF
. Wyłącz miernik. Zapisz komentarz do uzyskanego wyniku.
8.
Przełącznik W ustaw w środkowym położeniu.
B. Opracowanie wyników:
1.
Na podstawie wykonanych pomiarów odpowiednich napięć i natężeń prądów oblicz opory
wszystkich oporników w dolnym obwodzie.
2.
Oblicz opór zastępczy oporników R
1
- R
4
. Wykonaj obliczenia dwoma sposobami:
a)
na podstawie pomiarów napięcia U
FG
oraz natężenia I
FM
b)
zgodnie z zasadami obliczania oporu zastępczego wykorzystując wyniki z punktu 1
opracowania
Porównaj otrzymane wyniki.
II. Obwód górny – elektryczny model komórki
1. Narysuj schemat modelu elektrycznego komórki, opisz wszystkie narysowane elementy.
2. Otwórz P
3
, włącz amperomierz do punktów D i F.
3. P
rzełącznik W ustaw w pozycji „w górę” – podłączony jest górny obwód.
4.
Zaobserwuj zmiany natężenia prądu w obwodzie podczas ładowania się kondensatora
symbolizującego pojemność błony komórkowej. Zapisz obserwacje oraz wartość natężenia
I
DF
w stanie ustalonym.
5.
Przełącznik W ustaw w środkowym położeniu, zapisz jak zmienia się wartość natężenia I
DF
.
6.
Wyjmij końcówki miernika z punktów F i D.
7. Przesta
w układ tak, by mierzyć natężenie prądu I
CD
.
8. P
rzełącznik W ustaw w pozycji „w górę”. Zaobserwuj zmiany natężenia prądu I
CD
podczas
ładowania się kondensatora. Zapisz obserwacje oraz wartość natężenia I
CD
w stanie
ustalonym.
9.
Przełącznik W ustaw w środkowym położeniu, zaobserwuj zmianę kierunku przepływu
prądu oraz zmniejszanie natężenia podczas rozładowania kondensatora. Wyjaśnij
obserwacje (może być rysunek z zaznaczeniem prądów w czasie ładowania i rozładowania
kondensatora).
10.
Przestaw układ na pomiar natężenia prądu I
ED
.
11. P
rzełącznik W ustaw w pozycji „w górę”, zmierz natężenie prądu I
ED
.
12.
Przełącznik W ustaw w środkowym położeniu. Zaobserwuj powolny spadek natężenia
prądu I
ED
podczas rozładowania kondensatora. Zauważ, że nie nastąpiła zmiana kierunku
przep
ływu prądu. Wyjaśnij dlaczego tak jest?
13.
Przygotuj układ do pomiarów napięcia.
14.
Ustaw miernik na pomiar napięcia (po lewej stronie zakresy pod literami DCV) w pozycji
„20V”. Włóż końcówki miernika do punktów A i B.
15. P
rzełącznik W ustaw w pozycji „w górę”. Zaobserwuj wzrost napięcia na okładkach
kondensatora podczas ładowania, zmierz U
AB
w stanie ustalonym.
16. Zmierz kolejno U
BC
oraz U
AC
. Sprawdź, czy U
AC
= U
AB
+ U
BC
.
17.
Włóż końcówki miernika do punktów A i B, przełącznik W ustaw w środkowym położeniu.
Zaobserwuj
zmiany napięcia na okładkach kondensatora podczas rozładowania, opisz je na
karcie kontrolnej.
18.
Wyłącz miernik, odłącz zasilacz, uporządkuj stanowisko pomiarowe.