Katalog doświadczeń

ELEKTRYCZNOŚĆ · KARTA DYDAKTYCZNA

Opornik i prawo Ohma

Kiedy natężenie prądu jest proporcjonalne do napięcia?

Temat w archiwum: 01.03.2011. Raport: wyznaczanie oporu elektrycznego opornika. Poniższa procedura jest współczesnym opracowaniem dydaktycznym; nie stanowi zapisu przebiegu ani wyników konkretnej lekcji.

Cel dydaktyczny

Rozpoznać liniową zależność I(U) i wyznaczyć opór z pomiarów.

Pytanie badawcze

Czy dwukrotne zwiększenie napięcia daje dwukrotnie większe natężenie?

Przykładowa hipoteza

Dla opornika o stałej temperaturze I będzie proporcjonalne do U.

Aparatura

  • Zestaw SONDa do elektryczności
  • Opornik, przewody, pomiar napięcia i natężenia
  • Izolowane szkolne źródło z ograniczeniem prądu, zgodne z instrukcją zestawu

Konfiguracja pomiarowa

Amperomierz włączamy szeregowo z badanym opornikiem. Woltomierz łączymy równolegle z opornikiem. Nauczyciel sprawdza obwód przed włączeniem zasilania.

UAVopornik RPomiar napięcia i natężenia
Schemat ideowy współczesnego opracowania. Nie jest instrukcją połączeń konkretnego egzemplarza SONDa. Na wąskim ekranie przewiń schemat poziomo.

Przebieg doświadczenia

  1. Wybierz z nauczycielem zakresy i dopuszczalne obciążenie opornika.
  2. Zmieniaj napięcie małymi krokami; zapisuj pary U oraz I po ustabilizowaniu wskazań.
  3. Powtórz kilka pomiarów, dbając o małe nagrzewanie.
  4. Przed zmianą połączeń wyłącz zasilanie.

Wielkości i kontrola warunków

Mierzone: U [V], I [A]. Zmieniane: napięcie. Kontrolowane: opornik, temperatura, połączenia i zakresy mierników.

Opracowanie wyników

Sporządź wykres I(U). Dopasuj prostą do punktów z uwzględnieniem niepewności. Opór wyznacz z odwrotności nachylenia; porównaj z U/I dla poszczególnych punktów.

Zależności fizyczne i jednostki

I = U / R

R = U / I; [R] = Ω = V/A

Nachylenie wykresu I(U): a = 1/R

Interpretacja wykresu

Prosta bliska przejściu przez początek układu potwierdza zgodność z modelem w zbadanym zakresie. Na wykresie U(I) nachylenie oznacza R, a nie 1/R.

Jak sformułować wniosek

Wniosek formułujemy dopiero po analizie punktów i niepewności. Odchylenia mogą wynikać z nagrzewania lub wpływu mierników.

Pytania problemowe

  • Jak odróżnić wpływ temperatury od błędu podłączenia?
  • Dlaczego nie łączymy amperomierza równolegle do źródła?

Ograniczenia

Nie znamy dokładności ani zakresów konkretnego szkolnego egzemplarza. Niepewności trzeba odczytać z instrukcji i wskazań urządzenia.

Bezpieczeństwo

Nie przekraczaj mocy opornika ani ograniczeń zestawu. Nie zwieraj źródła. Układ wyłącznie pod nadzorem nauczyciela; bez łączenia z siecią energetyczną.

Źródła i status opracowania

Historyczny punkt odniesienia: dzienniki i raporty z lat 2011–2012. Zależności fizyczne i możliwości rodziny aparatury sprawdzono w poniższych źródłach. Nowe pytania, hipotezy i organizacja pracy są propozycją dydaktyczną.

Dokumenty szkolnego projektu ↗

Wszystkie doświadczenia ↗