1. Cel i opis ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było poznanie zarówno właściwości przyrządów
pomiarowych stosowanych do pomiarów napięcia i prądu stałego, jak i
poznanie metod pomiarów tych wielkości oraz ich błędów.
Do pomiarów w
układach jak na schematach w pkt III użyto trzech multimetrów : dwóch cyfrowych i
analogowego. Najpierw obliczono maksymalne wartości napięcia i prądu dla rezystora o
rezystancji R=117,4
Ω i danej mocy maksymalnej P
max
=0,25W. Wykonano serię trzech
pomiarów dla każdej konfiguracji połączeń. W drugiej części ćwiczenia wyznaczono
charakterystykę prądowo-napięciową diody dla kierunku przewodzenia i zaporowego.
2. schematy układów pomiarowych:
a)
b)
c)
Rys.5. Schemat metody poprawnie
mierzonego napięcia diody podłączonej w
kierunku: a) przewodzenia, b) zaporowym.
3. Spis przyrządów
lp.
nazwa urządzenia
producent
model
nr
inwentarzowy
1
multimetr cyfrowy
Picotest
M3510A
I-7-IVa-3097
2
multimetr cyfrowy
Metex
3650D
-
3
multimetr analogowy
UM-3
-
I-7-IVa-852
4
generator
GWINSTEK
PSP-603
I-7-IVa-3145
5
Płytka z rezystorami i diodą
(wykorzystany z rezystor R3
-
-
-
4. Wyniki pomiarów:
𝑅
3
= 117,4 Ω
𝑃
𝑀𝐴𝑋
= 0,25W
𝑈
𝑀𝐴𝑋
= 5,408 V
𝐼
𝑀𝐴𝑋
= 0,046 A
a)
Pomiar napięcia miernikami podłączanymi pojedynczo
Lp.
𝑈
1
[V]
𝑈
2
[V]
𝑈
3
[V]
𝑈
Ś𝑅
[V]
𝑈
𝐴(𝑈ś𝑟)
[V]
𝑈
𝐵(𝑈ś𝑟)
[𝑉] u(Uśr)
[V]
U(Uśr)
[V]
1
2,800
2,800
2,800
2,800
0
0,0350
0,3500
0,70000
2
2,840
2,840
2,840
2,840
0
0,0002
0,0002
0,000400
3
2,846
2,846
2,846
2,846
0
0,0002
0,0002
0,000400
b)
Pomiar napięcia równocześnie trzema miernikami
Lp.
𝑈
1
[V]
𝑈
2
[V]
𝑈
3
[V]
𝑈
Ś𝑅
[V]
𝑈
𝐴(𝑈ś𝑟)
[V]
𝑈
𝐵(𝑈ś𝑟)
[𝑉] u(Uśr)
[V]
U(Uśr)
[V]
1
2,800
2,800
2,800
2,800
0
0,03500
0,03500
0,070000
2
2,830
2,830
2,830
2,830
0
0,000200
0,000200 0,000400
3
2,838
2,839
2,840
2,839
0,000600 0,000200
0,000609 0,001220
c)
Pomiar napięcia miernikami podłączanymi pojedynczo
Lp.
𝐼
1
[mA]
𝐼
2
[mA]
𝐼
3
[mA]
𝐼
Ś𝑅
[mA]
𝑈
𝐴(𝐼ś𝑟)
[mA]
𝑈
𝐵(𝐼ś𝑟)
[mA] u(Iśr)
[mA]
U(Iśr)
[mA]
1
24,00
24,00
24,00
24,00
0
0,000034
0,000034 0,000068
2
24,90
24,90
24,90
24,90
0
0,035941
0,035941 0,071882
3
24,16
24,16
24,16
24,16
0
0,035073
0,034873 0,069746
d)
Pomiar napięcia równocześnie trzema miernikami
Lp.
𝐼
1
[mA]
𝐼
2
[mA]
𝐼
3
[mA]
𝐼
Ś𝑅
[mA]
𝑈
𝐴(𝐼ś𝑟)
[mA]
𝑈
𝐵(𝐼ś𝑟)
[mA] u(Iśr)
[mA]
U(Iśr)
[mA]
1
24,00
24,00
24,00
24,00
0
0,0008
0,0008
0,0016
2
22,30
22,40
22,50
22,40
0,057
0,0323
0,0655
0,131
3
22,52
22,54
22,53
22,53
0,005
0,0325
0,0328
0,0656
e)
Pomiary charakterystyk diody
Kierunek przewodzenia
Kierunek zaporowy
U
z
U
I
U
z
U
I
V
V
mA
V
V
mA
0,1
0,254
0,003
1,0
1,153
0,0025
0,2
0,354
0,018
2,0
1,963
0,0040
0,3
0,453
0,1557
3,0
3,150
0,0025
0,4
0,548
0,9983
4,0
4,150
0,0025
0,5
0,627
42,00
5,0
5,150
0,0025
0,6
0,733
83,00
6,0
6,150
0,0027
0,7
0,791
148,00
7,0
7,150
0,0030
0,8
0,827
317,00
8,0
8,150
0,0035
0,9
0,844
515,00
9,0
9,150
0,0027
10,0
10,150
0,0034
5. Przykładowe obliczenia:
a)
Niepewność
pomiaru napięcia U
1
(pkt. a)- analogowy miernik
𝑈̅ =
𝑈
𝑖
𝑛
=
2,800 + ⋯ + 2,800
3
= 2,800[𝑉]
𝑢
𝐴
(𝑈̅) = √
∑(𝑈
𝑖
− 𝑈̅)
2
𝑛(𝑛 − 1)
= √
(2,800 − 2,800)
2
+ ⋯ + (2,800 − 2,800)
2
3(3 − 1)
=
0[𝑉]
𝑢
𝐵
(𝑈̅) =
1
√3
𝑘𝑙 ∙ 𝑈
𝑛
100
=
1 ∙ 6
√3 ∙ 100
= 0,0346[V]
𝑈(𝑈̅) = 𝑘 ∙ 𝑢(𝑈̅) = 2 ∙
0,35𝑉 = 0,70𝑉
𝑢(𝑈̅) = √𝑢
𝐴
2
(𝑈̅) + 𝑢
𝐵
2
(𝑈̅) = 0,35[𝑉]
𝑼
𝟏
= (𝟐, 𝟖𝟎𝟎 ± 𝟎, 𝟕𝟎)𝑽
b)
Niepewność
pomiaru napięcia U
2
(pkt. a)- cyfrowy miernik; analogicznie dla pomiaru natężenia
prądu
𝑈̅ =
𝑈
𝑖
𝑛
=
2,840 + ⋯ + 2,840
3
= 2,840[𝑉]
𝑢
𝐴
(𝑈̅) = √
∑(𝑈
𝑖
− 𝑈̅)
2
𝑛(𝑛 − 1)
= √
(2,800 − 2,800)
2
+ ⋯ + (2,800 − 2,800)
2
3(3 − 1)
= 0[𝑉]
𝑢
𝐵
(𝑈̅) =
1
√3
√(
𝑎 ∙ 𝑈̅
100
)
2
+ (
𝛥𝑛
𝑛
∙ 𝑈
𝑛
)
2
=
1
√
3
√(
0,0120 ∙ 2,840
100
)
2
+
(
0,0020
2840
∙ 2,840
)
2
= 0,000196 ≅ 0,0002[𝑉]
𝑈(𝑈̅) = 𝑘 ∙ 𝑢(𝑈̅) = 2 ∙
0,0002𝑉 = 0,0004𝑉
𝑢(𝑈̅) = √𝑢
𝐴
2
(𝑈̅) + 𝑢
𝐵
2
(𝑈̅) = 0,0002[𝑉]
𝑼
𝟐
= (𝟐, 𝟖𝟒𝟎 ± 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒)𝑽
0
100
200
300
400
500
600
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
N
at
ężen
ie
p
rą
d
u
I[
m
A
\
Napięcie U[mV]
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody w kierunku
przewodzenia