Ohm törvénye összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel. Eszközszükséglet:
Elektromos áramkör készlet (kapcsolótábla, áramköri elemek) Digitális multiméter Vezetékek, krokodilcsipeszek Tanulói tápegység
Eszközismertető 1. Áramerősség mérése A különböző erősségű áramok összehasonlításához mérnünk kell az elektromos áram erősségét. Ezt elvileg az áram bármely hatása alapján megtehetjük. Az áramerősség mérésére áramerősség-mérő műszert használunk. Az úgynevezett középállású demonstrációs műszer és a szélső állású műszer az elektromos áram mágneses hatása alapján működik, míg a digitális műszerben egy integrált áramkör "számítja ki", hogy milyen erősségű áram folyik a műszeren keresztül. Az áramerősség-mérő mindig azt az áramot méri, ami rajta keresztül folyik, ezért úgy kell az áramkörbe kötni, hogy rajta ugyanaz az áram folyjék keresztül, mint azon az áramköri elemen, amelynek az áramát szeretnénk megmérni. Ennek érdekében megszakítjuk az adott helyen az áramkört, és erre a helyre bekötjük az árammérőt. Azt mondjuk, hogy az árammérőt sorosan kötjük be az áramkörbe.
1. ábra Digitális multiméter 2. ábra Ampermérő bekötése
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 1. oldal
Ohm törvénye összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
3. ábra
4. ábra
2. A feszültség mérése A feszültség méréséhez feszültségmérő műszert használunk. Működési elvük azonos az áramerősség méréséhez használt műszerekével. Egy műszer általában alkalmas áram és feszültség mérésére is. Természetesen ehhez a megfelelő módon kell őket használni. A feszültség két pontra vonatkozó mennyiség, mérőműszert ehhez a két ponthoz csatlakoztatjuk.
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 2. oldal
Ohm törvénye összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Ha egy telep feszültségét akarjuk megmérni, akkor a műszert a telep megfelelő pólusaihoz csatlakoztatjuk a helyes polaritással.
Ha egy áramkörben valamely két pont között akarjuk megmérni a feszültséget, akkor a zárt áramkör ezen két pontjához csatlakoztatjuk a műszert. Erre a bekötésre azt mondjuk, hogy a műszert párhuzamosan kapcsoljuk az áramkörhöz. A feszültségmérő leolvasása ugyanolyan módon történik, mint az árammérő leolvasása.
5. ábra Voltmérő bekötése
6. ábra
3. Tanulói tápegység használata Ebben a kísérletben a tanulói tápegység egyenáramú kivezetéseit használjuk, ezt a DC betűk jelzik. Az áramforrás pólusait a + és – jelek mutatják. Balesetvédelmi figyel meztetés Az elektromos eszközök szakszerűtlen használata életveszélyes! Az elkészített elektromos áramkör csak akkor helyezhető áram alá, ha előtte a laboratóriumi szaktanár megnézte azt!
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 3. oldal
Ohm törvénye összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
1. feladat
7. ábra
Állítsd össze a 7. ábrán látható áramkört. Fogyasztónak a vörösbarna színű ellenállást válaszd! A tanulói tápegység bekapcsolása előtt szólj a szaktanárnak, hogy ellenőrizze le az áramkörödet! Az ampermérőt a 200 mA-es, a voltmérőt a 20 V-os méréshatárra állítsd be! Változtasd az áramforrás feszültségét (de ne menj 9 V fölé!) és 5 különböző esetben mérd meg a fogyasztón eső feszültséget és az azon átfolyó áram erősségét! Töltsd ki az 1. táblázat első két sorát!
U (V) I (mA) I (A) R (Ω) 1. táblázat
2. feladat Ábrázold a mérési adatpárjaidat Feszültség-áramerősség grafikonon!
1. grafikon
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 4. oldal
Ohm törvénye összeállította: Szabó László lektorálta: Dr. Hevesi Imre
Milyen kapcsolat van a két mennyiség között? ............................................................................... Georg Simon Ohm vette először észre ezt az összefüggést, ezért ezt Ohm törvényének nevezzük. Ez azt jelenti, hogy ha a fogyasztón eső feszültség a kétszeresére növekszik, akkor a rajta átfolyó áramerősség .................................................. Ha két mennyiség egymással egyenesen arányos, akkor hányadosuk .............................. . Tehát Ohm törvényének következménye: 𝑈 = á𝑙𝑙. = 𝑅, 𝐼 ahol R a fogyasztó ellenállása.
3. feladat A mért áramerősségeidet váltsd át mA-ből A-be! Töltsd ki az 1. táblázatod 3. sorát! Majd ezzel az értékkel számítsd ki minden értékpár esetén a fogyasztó ellenállását! Töltsd ki a táblázat 4. sorát is!
4. feladat Számítsd ki az ellenállások átlagát! 𝑅=
𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅4 + 𝑅5 = 5
Az ismeretek ellenőrzése: 1. 2. 3. 4. 5.
Hogyan kell az áramkörbe bekötni az ampermérőt? Hogyan kell az áramkörbe bekötni az voltmérőt? Mit mond ki Ohm törvénye? Hogyan számítjuk ki a fogyasztók ellenállását? Mekkora a váltószám az Ω és a MΩ között?
Felhasznált szakirodalom:
Fizika 8.; Elektromosságtan, fénytan Mozaik kiadó – Szeged, 2014
A tanulói munkafüzet és a kapcsolódó tanári segédlet a Csongrádi TErmészetTUDOmányos Diáklaboratórium című, TÁMOP 3.1.3-11/2-2012-0037 számú projekt keretében készült. 5. oldal
