Wirtualne laboratorium WL‑S
Wyznaczanie oporu zastępczego dla układu oporników połączonych równolegle
Przeprowadź dwuczęściowy eksperyment w wirtualnym laboratorium. Wykonaj ćwiczenia i polecenia związane z wyposażeniem laboratorium i przeprowadzeniem pomiarów.
Opis Wirtualnego Laboratorium
Ekran wirtualnego laboratorium podzielony jest na trzy sekcje. Z prawej strony znajdują się, jeden pod drugim, trzy pudełka z opornikami. W górnym mają one wartość 100 , w środkowym 220 , a w dolnym 1000 . Pozostała, większa część ekranu, to sekcja do układania oporników (na górze) oraz sekcja miernika i przewodów (na dole). Można ułożyć pionowo, jeden obok drugiego i połączyć ze sobą równolegle cztery oporniki, każdy z nich wybierając z dowolnego pudełka znajdującego się w prawej sekcji. Miernik, to multimetr cyfrowy umieszczony po lewej stronie dolnej sekcji. Obok niego znajdują się przewody elektryczne, czerwony i czarny, którymi można połączyć odpowiednie zaciski miernika z górnymi i dolnymi końcami wszystkich oporników. Po prawej stronie dolnej sekcji umieszczono instrukcję obsługi miernika, której treść przytoczono poniżej.
INSTRUKCJA OBSŁUGI MIERNIKA
MULTIMETR CYFROWY
Multimetr ten jest urządzeniem służącym do pomiaru napięcia stałego i przemiennego, natężenia prądu stałego i oporu elektrycznego.
Uruchomienie multimetru
Aby włączyć urządzenie, wciśnij przycisk ON/OFF. Ponowne wciśnięcie przycisku spowoduje wyłączenie urządzenia.
Pomiar napięcia prądu stałego DC
Wepnij czarny przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego COM, a czerwony przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego V/omega.
Ustaw pokrętło w pozycji oznaczonej V–.
Przyłóż przewody pomiarowe do dwóch punktów. Na wyświetlaczu pojawi się wartość napięcia stałego między tymi punktami, wraz z polaryzacją.
Pomiar napięcia prądu przemiennego AC
Wepnij czarny przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego COM, a czerwony przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego V/omega.
Ustaw pokrętło w pozycji oznaczonej V~.
Przyłóż przewody pomiarowe do dwóch punktów. Na wyświetlaczu pojawi się wartość skuteczna napięcia przemiennego między tymi punktami.
Zakres pomiarowy wartości skutecznej napięcia przemiennego mierzonego przez multimetr wynosi 0,01‑20 V.
Pojawienie się na wyświetlaczu cyfry „1” oznacza przekroczenie przez wartość skuteczną napięcia górnej granicy zakresu pomiarowego.
Pomiar natężenia prądu stałego DC
Wepnij czarny przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego COM, a czerwony przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego A.
Ustaw pokrętło w pozycji oznaczonej A–.
Podłącz multimetr szeregowo do gałęzi obwodu, w której chcesz zmierzyć natężenie prądu stałego. Na wyświetlaczu pojawi się wartość natężenia prądu stałego w tej gałęzi obwodu.
Zakres pomiarowy natężenia prądu stałego mierzonego przez multimetr wynosi 0,001‑2A.
Pojawienie się na wyświetlaczu cyfry „1” oznacza przekroczenie przez natężenie prądu górnej granicy zakresu pomiarowego.
Pomiar oporu elektrycznego
Wepnij czarny przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego COM, a czerwony przewód pomiarowy do gniazda oznaczonego V/omega.
Ustaw pokrętło w pozycji oznaczonej omega.
Przyłóż przewody pomiarowe do dwóch punktów. Na wyświetlaczu pojawi się wartość oporu elektrycznego między tymi punktami.
Zakres pomiarowy oporu elektrycznego mierzonego przez multimetr wynosi 1‑2000 omega .
Pojawienie się na wyświetlaczu cyfry „1” oznacza przekroczenie przez opór elektryczny górnej granicy zakresu pomiarowego.
Jeśli wejścia pomiarowe multimetru są rozwarte, na wyświetlaczu pojawia się cyfra „1”.
Wyznaczenie oporu zastępczego dwóch oporników połączonych równolegle
Jaka jest wartość oporu elektrycznego układu dwóch oporników połączonych równolegle?
Jeśli dwa oporniki połączymy równolegle, to odwrotność wartość oporu takiego układu (jego oporu zastępczego) będzie równa sumie odwrotności oporów oporników wchodzących w skład tego układu.
W celu wybrania optymalnego wyposażenia laboratorium, wykonaj poniższe ćwiczenia.
Z poprzedniego ćwiczenia wiesz, że zestaw urządzeń do pomiaru oporu elektrycznego można dobrać na różne sposoby. Czym będziesz się kierować, dokonując swojego wyboru?
Zapoznaj się z obsługą wirtualnego laboratorium.
Zaplanuj doświadczenie, które pozwoli na zweryfikowanie hipotezy badawczej. Plan zapisz w dzienniku poniżej.
Przygotuj tabelę do wpisywania wyników pomiarów. W pierwszym wierszu wpisz nagłówki kolumn. Jeśli będzie to wartość wielkości fizycznej, nie zapomnij o jednostkach. Nie musisz wykorzystywać wszystkich kolumn.
Wykonaj doświadczenie według swojego planu.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D19YB4hA5
Podsumuj wyniki swojego eksperymentu:
Sformułuj konkluzję.
Oceń, czy hipoteza badawcza potwierdziła się.
Skomentuj zagadnienie niepewności pomiarowych oraz potrzebę dokonywania (lub niedokonywania) rachunku błędów.
Podsumowanie doświadczenia wpisz do poniższego formularza.
Wyznaczenie oporu zastępczego dwóch oporników połączonych równolegle
Jaka jest wartość oporu elektrycznego układu dwóch oporników połączonych równolegle?
Jeśli dwa oporniki połączymy równolegle, to odwrotność wartość oporu takiego układu (jego oporu zastępczego) będzie równa sumie odwrotności oporów oporników wchodzących w skład tego układu.
W celu wybrania optymalnego wyposażenia laboratorium, wykonaj poniższe ćwiczenia.
Z poprzedniego ćwiczenia wiesz, że zestaw urządzeń do pomiaru oporu elektrycznego można dobrać na różne sposoby. Czym będziesz się kierować, dokonując swojego wyboru?
Podsumuj wyniki swojego eksperymentu:
Sformułuj konkluzję.
Oceń, czy hipoteza badawcza potwierdziła się.
Skomentuj zagadnienie niepewności pomiarowych oraz potrzebę dokonywania (lub niedokonywania) rachunku błędów.
Podsumowanie doświadczenia wpisz do poniższego formularza.
Doświadczalne sprawdzenie reguły wyznaczania oporu zastępczego oporników połączonych równolegle
Ile wynosi opór zastępczy układu oporników połączonych równolegle?
Odwrotność oporu zastępczego oporników połączonych równolegle jest sumą odwrotności oporów elementów wchodzących w skład układu.
Wykorzystaj te same przyrządy, co w poprzednim doświadczeniu. Odpowiedz na pytania postawione w poniższych ćwiczeniach.
Czy zastosowanie metody indukcji matematycznej do zjawisk fizycznych ma swoje ograniczenia?
Zaplanuj doświadczenie, które pozwoli na zweryfikowanie hipotezy badawczej. Plan zapisz w dzienniku poniżej.
Przygotuj tabelę do wpisywania wyników pomiarów. W pierwszym wierszu wpisz nagłówki kolumn. Jeśli będzie to wartość wielkości fizycznej, nie zapomnij o jednostkach. Nie musisz wykorzystywać wszystkich kolumn.
Wykonaj doświadczenie według swojego planu.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D19YB4hA5
Podsumuj wyniki swojego eksperymentu:
Sformułuj konkluzję, uwzgledniającą zastosowaną metodę badawczą.
Oceń, czy hipoteza badawcza potwierdziła się.
Tak, jak poprzednio, skomentuj zagadnienie niepewności pomiarowych.
Podsumowanie doświadczenia wpisz do poniższego formularza.
Na zakończenie – wykonaj poniższe ćwiczenie.
Wskaż właściwy wyraz, aby zdanie było prawdziwe.
Opór zastępczy n jednakowych oporników połączonych równolegle jest n razy {większy} / {#mniejszy} niż opór pojedynczego opornika.
Doświadczalne sprawdzenie reguły wyznaczania oporu zastępczego oporników połączonych równolegle
Ile wynosi opór zastępczy układu oporników połączonych równolegle?
Odwrotność oporu zastępczego oporników połączonych równolegle jest sumą odwrotności oporów elementów wchodzących w skład układu.
Wykorzystaj te same przyrządy, co w poprzednim doświadczeniu. Odpowiedz na pytania postawione w poniższych ćwiczeniach.
Czy zastosowanie metody indukcji matematycznej do zjawisk fizycznych ma swoje ograniczenia?
Ułóż poniższe stwierdzenia w ciąg wydarzeń, który będzie planem przeprowadzenia eksperymentu. Elementy do uszeregowania: 1. Wynik obu pomiarów możemy uogólnić na układ dowolnej liczby dowolnych oporników połączonych równolegle., 2. Dla sprawdzenia dołączamy równolegle jeszcze jeden, czwarty opornik, o wartości 220 Ω., 3. Do układu dołączamy równolegle opornik o wartości 1000 Ω., 4. Włączamy multimetr ustawiony na pomiar oporu i odczytujemy jego wskazanie. Miernik wyświetli całkowity opór połączonych równolegle oporników: zastępczego (69 Ω) i nowego (1000 Ω)., 5. Wykorzystujemy wynik poprzedniego doświadczenia: ustawiamy na pierwszym miejscu opornik o wartości 100 Ω, na drugim opornik o wartości 220 Ω i traktujemy ten układ, jak jeden opornik o oporze zastępczym równym 69 Ω., 6. Trzy poprzednie traktujemy teraz jak jeden o wartości ich oporu zastępczego i sprawdzamy doświadczalnie, jaka jest wartość oporu całkowitego połączonych oporników.
Podsumuj wyniki swojego eksperymentu:
Sformułuj konkluzję, uwzgledniającą zastosowaną metodę badawczą.
Oceń, czy hipoteza badawcza potwierdziła się.
Tak, jak poprzednio, skomentuj zagadnienie niepewności pomiarowych.
Podsumowanie doświadczenia wpisz do poniższego formularza.
Na zakończenie – wykonaj poniższe ćwiczenie.
Wskaż właściwy wyraz, aby zdanie było prawdziwe.
Opór zastępczy n jednakowych oporników połączonych równolegle jest n razy {większy} / {#mniejszy} niż opór pojedynczego opornika.