Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr E1

Temat: Badanie zależności napięcia źródła od czerpanego prądu

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z przepływem prądu elektrycznego,

• wyznaczenie siły elektromotorycznej
  źródła prądu,

• wyznaczenie oporu wewnętrznego
  .

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawa Kirhchoffa dla obwodów,

• rodzaje źródeł prądu stałego,

• podłączanie amperomierza i woltomierza,

• wyjaśnienie metody pomiaru zależności napięcia źródła od czerpanego prądu.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• źródło prądu stałego, bateria,

• woltomierz,

• amperomierz,

• opornik dekadowy,

• układ elektryczny do badania zależności napięcia źródła od czerpanego prądu.

4. Przebieg pomiarów

1. Połączyć, zgodnie z rysunkiem, układ pomiarowy.

2. Ustawić opór zewnętrzny na dekadach opornicy dekadowej na wartości
   
   np.
   .

3. Podłączyć baterię
   .

4. Zapisać wartość natężenia prądu
   .

5. Dokonać
   pomiarów prądu
   przy malejącym oporze.

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

Lp.	Napięcie źródła =
		R
1.
2.

Obliczyć:

• siłę elektromotoryczną
  źródła prądu

• opór wewnętrzny
  

.

6. Analiza niepewności pomiarowych

• błędy
  oraz
  przyjąć jako dokładność przyrządów,

• błąd bezwzględny oporu zewnętrznego
  zaniedbać,

• obliczyć błąd względny i bezwzględny
  ,
  metodą różniczki zupełnej.

7. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

8. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd. X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr E2

Temat: Pomiar rezystancji mostkiem Wheatstone'a

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z przepływem prądu elektrycznego,

• wyznaczenie wartości oporu
  .

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawa Kirhchoffa dla obwodów,

• Prawo Ohma,

• rodzaje rezystorów i ich oznaczenia,

• podłączanie amperomierza i woltomierza,

• wyjaśnienie metody pomiaru rezystancji mostkiem Wheatstone'a.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• źródło prądu stałego (1),

• opornik dekadowy (3),

• układ elektryczny do badania zależności napięcia źródła od czerpanego prądu (2).

Rysunek 1. Układ pomiarowy - mostek Wheatstone'a

4. Przebieg pomiarów

Mostek Wheatstone'a, to układ oporów połączonych tak jak to pokazano na rysunku 1. Należy wyznaczyć kolejno opory każdego z oporników
,
,
, poprzez zastosowanie oporu zastępczego
. W przypadku pierwszego pomiaru, za pomocą złączki łączymy: rozgałęzienie A z
oraz C z
. Następnie złączkę przesuwamy na następne rezystory (zgodnie z punktem 5a i 5b.

1. Dla rezystora połączonego A z
   podłączyć opornicę dekadową, której opór
   ustawić należy na wartość maksymalną.

2. Podłączyć zasilacz prądu stałego
   (CURRENT max. w prawo, VOLTAGE, max. w lewo)

3. Bardzo powoli, obserwując wskazówkę galwanometru, zwiększać napięcie zasilania, aż do uzyskania maksymalnego wychylenia wskazówki.

4. Zmniejszać opór na opornicy dekadowej, aż do uzyskania zerowego wskazania galwanometru

5. Powtórzyć pomiar według punktów
   dla rezystorów:

1. A z
   oraz C z
   ,

2. A z
   oraz C z
   .

6. Wyniki pomiarów wpisać do tabeli pomiarów.

7. Za pomocą omomierza ustalić opór
   

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

Obliczyć:

• wartość oporu:
  ;
  ;
  .

6. Analiza niepewności pomiarowych

• błędy oporników użytych w ćwiczeniu
  ;
  ;
  przyjąć z tolerancją 10%,

• obliczyć błąd względny i bezwzględny dowolnego pomiaru metodą pochodnej logarytmicznej.

7. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

8. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd. X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001.

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr E3

Temat: Wyznaczanie równoważnika elektrochemicznego miedzi i stałej Faradaya na podstawie elektrolizy

1. Cel ćwiczenia:

• wyznaczenie równoważnika elektrochemicznego miedzi k oraz stałej Faradaya
  ,

• zapoznanie się z procesami dysocjacji elektrolitycznej zachodzącymi podczas elektrolizy.

2. Zagadnienia do opracowania:

• mechanizm dysocjacji elektrolitycznej,

• Prawa Faraday'a, teoria dysocjacji elektrolitów,

• wyjaśnienie zjawiska elektrolizy
  , definicja równoważnika elektrochemicznego.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• woltametr miedziowy, zasilacz,

• roztwór wodny siarczanu miedziowego,

• przewody do połączeń, papier ścierny, waga, multimetr, stoper.

4. Przebieg pomiarów

Uzyskanie roztworu
: Odważyć 75g
, rozbić na proszek w porcelanowym moździerzu, a następnie rozpuścić w 500
wody destylowanej. Uzyskany roztwór przefiltrować przez bibułkę lub gazę.

1. Elektrody miedziane dokładnie oczyścić papierem ściernym, następnie umyć wodą i osuszyć suszarką

UWAGA: nie dotykać palcami elektrod

2. Każdą z elektrod zważyć na wadze:

• 
  - masa katody przed elektrolizą,

• 
  - masa anody przed elektrolizą,

z dokładnością do 0,01g. Zapisać wyniki w tabeli pomiarów.

3. Zanurzyć elektrody w roztworze siarczanu miedzi
   

4. Ustawić na zasilaczu prąd o natężeniu 1,0A^*
   - które musi utrzymywać się przez cały czas trwania pomiaru
   minut.

5. Podłączyć zasilacz do elektrod.

6. Wyjąć obie elektrody, ostrożnie opłukać wodą i osuszyć, a następnie zważyć.

• 
  - masa katody po elektrolizie;

• 
  - masa anody po elektrolizie

7. Wyniki zapisać w tabeli pomiarów.

^{UWAGA: Ustawień natężenia prądu (1A) dokonywać pod nadzorem prowadzącego zajęcia.}

^{* -Instrukcja korzystania z zasilacza:}

1) Na tylnym panelu zasilacza ustawić przełącznik na 12V.

2) Podłączyć (z tyłu zasilacza) multimetr.

a) przełącznik na tarczy multimetru ustawić na wartość 20 dla prądu stałego A ─,

b) przewody biegnące od zasilacza podłączyć do wejścia multimetru COM oraz 20A .

3) Natężenie prądu „Regulacja natężenia” ustawić na wartość zero (przedni panel).

4) Włączyć napięcie -załączyć przycisk 1 (przedni panel).

5) Bardzo powoli zwiększać natężenie prądu, aż do wskazania przez multimetr wartości 1A.

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

		Jednostki	R
Masa katody przed doświadczeniem
Masa katody po doświadczeniu
Masa wydzielonej miedzi
Natężenie prądu
Czas
Równoważnik elektrochemiczny miedzi	k
Gramorównoważnik dla miedzi	R		31.8
Masa anody przed doświadczeniem
Masa anody po doświadczeniu
Ubytek masy anody

Obliczyć:

• masę wydzielonej na katodzie miedzi
  

• ubytek masy na anodzie
  

• równoważnik elektrochemiczny
  

• stałą Faradaya
  

6. Analiza niepewności pomiarowych

• przyjąć wartości błędów pomiarowych masy
  =
  oraz
  =
  jako dokładność ważenia

• obliczyć metoda pochodnej logarytmicznej błędy bezwzględne
  oraz
  i względne
  oraz
  

7. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• Porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

8. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr E4

Temat: Opór elektryczny oporników połączonych szeregowo i równolegle

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z przepływem prądu elektrycznego,

• nabycie umiejętności wykonywania połączeń szeregowych i równoległych.

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawa Kirhchoffa dla obwodów,

• Prawo Ohma,

• opór rezystorów i przewodników łączonych szeregowo i równolegle.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• źródło prądu stałego,

• woltomierz,

• amperomierz,

• krótkie przewody do połączeń szeregowych i równoległych: przewody potrójne 2 szt. oraz przewody pojedyncze 5 szt. (przewody znajdują się w szafce przy stanowisku),

• układ rezystorów do badania oporu elektrycznego.

4. Przebieg pomiarów

1. Połączyć, zgodnie ze wskazanym przez prowadzącego rysunkiem, układ pomiarowy.

2. Przygotować zasilacz prądu stałego zgodnie z instrukcją obsługi.

3. Podłączyć amperomierz - ustawić na prąd stały „A”, wtyki „com” oraz „mA”.

4. Podłączyć woltomierz - ustawić prąd stały „V”, wtyki „com” oraz „V/Ω”.

5. Przy wyłączonym zasilaczu, pokrętło CURRENT obrócić max. w prawo, a pokrętła FINE oraz VOLTAGE - max. w lewo.

6. Włączyć zasilacz.

7. Ustawić napięcie na zasilaczu (VOLTAGE) na wartość 12V.

8. Odczytać wskazania na multimetrach i podstawić do wzoru (3).

9. Obliczyć opór, pamiętając o zamianie mA na A.

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

Obliczyć:

Opór zastępczy połączonych oporników:

• szeregowo:
  (1)

• równolegle:
  (2)

• 
  (3)

6. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

7. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd. X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.

Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr E5

Temat: Wyznaczanie oporu elektrycznego rezystorów za pomocą Mostka Wheatstone'a metodą ślizgową

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z przepływem prądu elektrycznego,

• wyznaczenie wartości oporu R_X.

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawa Kirhchoffa dla obwodów,

• Prawo Ohma,

• wyjaśnienie metody pomiaru rezystancji mostkiem Wheatstone'a,

• opór właściwy i przewodność właściwa.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• źródło prądu stałego,

• miliamperomierz analogowy lub cyfrowy,

• opornica dekadowa R_D,

• listwa z drutem oporowym i suwakiem S,

• układ badanych rezystorów R_X.

4. Przebieg pomiarów

1. Podłączyć przewody do wskazanego, przez prowadzącego zajęcia, rezystora R_X.

2. Dokonać pozostałych podłączeń: opornicy dekadowej, miernika, listwy z drutem oporowym oraz zasilacza, zgodnie ze schematem 1.

3. W zasilaczu, pokrętło CURRENT ustawić na wartość max., a pokrętło VOLTAGE na wartość minimalną.

4. Podłączyć amperomierz - ustawić na prąd stały „200m”, wtyki „com” oraz „mA”.

5. Ustawić wartość oporu R_D zgodnie z danymi w tabeli 1.

6. Po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego zajęcia, włączyć zasilanie
   .

7. Zmieniać położenie suwaka S tak, aby doprowadzić do stanu zrównoważenia mostka, czyli do sytuacji, w której miernik wskazuje wartość zerową (przez mostek prąd nie płynie).

8. Odczytać położenie suwaka S.

9. Pomiary dokonać dla trzech wskazanych rezystorów.

10. Wyniki zapisać w tabeli 1.

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

Numer opornika	Opór RD [Ω]	L - lewa strona listwy do suwaka S	P - prawa strona listwy do suwaka S	RX [Ω]
R1	1200
R2	520
R3	49
R4	1340
R5	4260
R6	180
R7	1480
R8	11

Obliczyć:

• Opór rezystorów:

6. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

7. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd. X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.

R3

R1

R2

1

R1

R2

R3

R4

2

R1

R2

R3

3

R4

R1

R2

R3

4

R4

R5

R1

R2

R3

5

R3

R4

R1

R2

6

R_D

R_X

mA

U=2V

S

Rysunek 1. Schemat układu pomiarowego