פיזיקה חשמל-דוח 1

שמות המגישים:03907524-7 ליאורה גורלניק.105304965-6 רועי פומרנץ.230580200-1 אלכס פלג .3

שם הבודק:רועי ברנשטיין

קבוצה ה'

4/5/05תאריך הגשה:

דו"ח מעבדה1בפיזיקה

: הכרת המעגל החשמלי 1 ניסוי

מטרת הניסוי:ה חשמלייםדהכרת מכשירי מדי

חלק א'- חוק אוהם

תיאוריההקשר בין מפל המתח והזרם:

V[v]=I[A]×R[Ω]

, הזורם דרך תיל מוליך, נמצא ביחס ישר למפל המתח )הפרשIהזרם החשמלי, .Vהפוטנציאל(,

R.מבטא את ההתנגדות -

מהלך הניסוי )שונה מדף ההנחיות(.V5=Vבניית המעגל המשורטט, כוון מקור המתח למתח הנדרש,

V, ואת ערכי הוולטמטר-Iרשום את ערכי האמפרמטר- ביצוע הניסוי חמש חזרות שונות כאשר משנים את מקור המתח וזה מוביל לשינוי עוצמת

הזרם.

תוצאות הניסוי

Ω2000נתונים: התנגדות הנגד

- ריכוז תוצאות הניסוי 1 טבלת מספר [Vהמתח ][mAהזרם ]חזרה מספר

12.5322.83.533443.54.5545.5


דיון 1 גרף מספר .1

הזרם כפונקציה של המתח

6446.0 + x5316.0 = y

R 23689.0 =

2

5.2

3

5.3

4

5.4

5.2 3 5.3 4 5.4 5 5.5 6

]V[ המתח

]mA

ם ]ר

הז

צורת הגרף המתקבל היא ליניארית. מכאן ניתן להסיק כי הקשר בין הזרם לבין מפל ככל שהמתח עולה, כך עולה הזרם )כאשר ההתנגדות קבועה(.–המתח הוא ישר

לפי משוואת הקו הישר ניתן לראות כי הערכו של קו הרגרסייה קרוב מאו לאחד. 0.9863 :והדיוק הוא

( בגלל שכשאין מתח לא יהיה זרם. הגרף אינו0,0גרף זה אמור לעבור בנקודה ) לא נכפה עליושל הנגד בערך ההתנגדות המחושבתבנקודה ובשביל הדיוקעובר

לעבור בה.

– הגודל הקשור לשיפוע הוא0.6135שיפוע הגרף מחושב לפי משוואת הקו הישר – .21/R ,חלקי ההתנגדות במעגל.1, זאת אומרת

חישוב התנגדות :0.6135=1/R ← Ω 1630=R

חישוב אחוז השגיאה:התנגדות הנגד-התנגדות מחושבת

= % השגיאה100× התנגדות הנגד

2000-1630 סיבות לשגיאה במסקנות.%18.5= 100 ×2000

מסקנות

מניסוי זה ניתן לראות בברור את היחס הישר שהוצג בין מפל המתח לזרם, כאשר ישנויחס ישר בין מפל המתח לזרם, ויחס הפוך בינו לבין ההתנגדות.

הוכחנו את חוק אוהם. = Iלמעשה במוליך הזרם נמצא ביחס ישר למתח שעליו וביחס הפוך להתנגדות שלו:

V/R.כאשר המשתנה הבלתי תלוי בניסוי היה המתח, ביחס ישר אליו השתנה גם הזרם.

סיבות לשגיאה:שגיאות קריאה של המכשירים )שגיאת עין(..1שגיאות מדידה של המכשירים..2התנגדות התיילים..3התנגדות פנימית של האמפרמטר ושל הוולטמטר..4


מספר חזרות מרובה יותר היה מגביר את הדיוק..5

חלק ב'- חיבור נגדים בטור

תיאוריה נגדים המחוברים בטור ניתנת בנוסחא:n, של Rההתנגדות השקולה,

RT = R1 + R2 + R3 +…+ Rn

מהלך הניסוי )שונה מדף ההנחיות(.V5=Vבניית המעגל המשורטט, כוון מקור המתח למתח הנדרש,

.Iרשום את ערכי האמפרמטר- , את מפל המתחB , VAB ל-Aמעבירים את הוולטמטר כך שימדוד את מפל המתח בין

. רושמים את ערכי הוולטמטר בכלC , VAC ל-A, ואת מפל המתח בין C , VBC ל-Bבין מקרים.


:נתונים1R התנגדות הנגד-Ω20002R התנגדות הנגד-Ω4700

- ריכוז תוצאות הניסוי 2 טבלת מספר [Vהמתח ][mAהזרם ]המתח הנבדק

AC0.273.5BC0.272.0AB0.271.6


דיון

עם שגיאת ניסוי קטנה בלבד.VAC = VAB + VBCלפי תוצאות הניסוי מתקיים .1]3.5( / 3.6-3.5)×[100 = 2.8%: חישוב אחוז שגיאה

הסיבות לשגיאה במסקנות

אחיד בכל שלבי I , כיוון ש -V = IRהקשר בין ההתנגדות למתח מופיע במשוואה .2הניסוי,

ניתן להגיד שהקשר שבין ההתנגדויות קיים באותה מידה כמו הקשר בין הפרשיהמתחים,

I×RAC = I× )RAB+RBC( →RAC = RAB + RBC→VAC = VAB + VBCמהסיבה הבאה :

לפי חוק אוהם ותוצאות המדידה- נחשב את ההתנגדות בקטעים הבאים:AC, Ω 12963 =RACחישוב ההתנגדות השקולה-

AB, Ω 5926 =RABההתנגדות השקולה-

BC, Ω 7407 =RBCההתנגדות השקולה-

2R+1R=RTההתנגדות השקולה במעגל לפי חיבור נגדים בטור

Ω 13333=RT( RAB+RBC)שחושבו

(]13333-12963/)12963×[100 =2.86%חישוב אחוז שגיאה: ההתנגדות שנמדדה גדולה מההתנגדות- התייחסות במסקנות

מסקנות

בניסוי זה הצגנו את העובדה כי בחיבור נגדים בטור ) נגדים המחוברים בצורה כזו שבה כל הזרם שעובר בנגד אחד חייב לעבור גם דרך הנגד השני, חוק שימור המטען(,

ההתנגדות שנוצרת היא סכום ההתנגדויות של כל אחד מהנגדים הבודדים באותו זרם. (, אךI = V/Rהראנו זאת כמובן תוך שימוש בחוק אוהם בו השתמשנו גם בניסוי הקודם )

, כאשר השתמשנו גם ביישום של המשוואה בצורה הבאה:V = IRבצורה קצת שונה I×RT=VT = V1+V2 = I1×R1+I2×R2 = I× )R1+R2( → RT=R1+R2

מתוך הנחה שהזרם לא משתנה במעגל בגלל שכל החלקים מחוברים בטור. בניסוי קיימות שגיאות, ההתנגדות המחושבת גדולה מההתנגדות הידועה של ערכי

הנגדים: ACההתנגדות המחושבת בקטע

סיבות לשגיאה:שגיאות קריאה של המכשירים )שגיאת עין(..1שגיאות מדידה של המכשירים..2התנגדות התיילים..3התנגדות פנימית של האמפרמטר..4התנגדות הוולטמטר אינה אידיאלית )אינסופית(..5

' גרמו לחישוב של התנגדות גדולה מהצפוי לפי הנגדים4' ו-3סעיפים


חלק ג'- חיבור נגדים במקביל

תיאוריה נגדים המחוברים במקביל ניתנת בנוסחא:n, של Rההתנגדות השקולה,

1/RT = 1/R1 +1/R2 +1/R3+…+ 1/Rn

מהלך הניסוי )שונה מדף ההנחיות(.v5=Vבניית המעגל המשורטט, כוון מקור המתח למתח הנדרש,

.V ואת ערכי הוולטמטר-Iרשום את ערכי האמפרמטר-מעבירים את האמפרמטר כך שימדוד:

.R1 דרך הנגד I1את הזרם .1

. R2 דרך הנגד I2את הזרם .2רושמים את הוראות האמפרמטר בכל מקרה.


- ריכוז תוצאות הניסוי 3 טבלה מספר [mAהזרם ][Vהמתח ]מקום הבדיקה

IT54.5I1 נגד( 4700Ω)51.5I2 נגד(2000Ω)53

דיון

על פי חוק אוהם, נחשב לפי תוצאות המדידה:.11/RT = I/V = 4.5×10-3/5 = 9×10-4

1/R1+1/R2 = )I1+I2(/V = 4.5×10-3/5 = 9×10-4 RT = 1/R1 + 1/R2/1תוצאות הניסוי מקיימות את המשוואה-

(]10-4×9- 10-4×9/)10-4×9 [×100= 0%חישוב אחוז שגיאה:

נחשב את ההתנגדות השקולה של הנגדים לפי הערכים הידועים במעגל מקביל.2×10-47.12=1/4700+1/2000=2R/1+1R/1=RT/1

Ω 1403=×10-47.121/=RTΩ 1111=9×10-4 /1=RTההתנגדות המחושבת מתוך התוצאות:

(]1403- 1111/)1403 [×100= 20.8%חישוב אחוז שגיאה: סיבות לשגיאה במסקנות


מסקנותניתן לראות שההתנגדות השקולה שחושבה מקיימת את המשוואה.

ההתנגדות שחושבה קטנה מהערך שצפינו לקבל.

סיבות לשגיאה:שגיאות קריאה של המכשירים )שגיאת עין(..1שגיאות מדידה של המכשירים..2התנגדות התיילים..3התנגדות פנימית של האמפרמטר..4התנגדות הוולטמטר אינה אידיאלית )אינסופית(..5

' גרמו לחישוב של התנגדות פחותה מהצפוי לפי הנגדים בגלל4' ו-3סעיפים שלא נלקחו בחישוב ההתנגדות השקולה.


חלק ד'- התנגדות הסגולית של תיילים

תיאוריה ההתנגדות של מוליך תלויה בחומר ממנו מורכב המוליך, בממדיו ובטמפ'. ההתנגדות,

R של תיל מתכתי אחיד בעל אורך ,l ,ושטח חתך אחיד A :נתונה בנוסחא ,R = ρ×L/A. הוא קבוע המאפיין חומר המוליך הקרוי ה"התנגדות הסגולית של המתכת". ρכאשר

R] ההתנגדות -Ω[L] אורך המוליך -m[A] 2- חתך רוחב המוליךm[ρ] ההתנגדות הסגולית -Ωm[

מהלך הניסוי )שונה מדף ההנחיות(.v5=Vבניית המעגל המשורטט, כוון מקור המתח למתח הנדרש, , של התיל ואת ערכיrמחברים תיל קונסטנטן אחד למעגל. רושמים את רדיוסו,

האמפרמטר והוולטמטר: אורך כל תיל מטר אחד.חוזרים על הניסוי בכל התילים האחרים.

מחברים את שני תילי הקונסטנטן בעלי אותו הקוטר למעגל בטור וחוזרים על הניסוי.

תוצאות

- ריכוז תוצאות הניסוי 4 טבלה מספר [Vהמתח ][Aהזרם][mmקוטר התיל ]

2.52.5 - קונסטנטן11.83 – קונסטנטן0.71.153.4 – קונסטנטן0.5

0.73.9 – קונסטנטן0.351.13.5 – מסג0.5

1.23.2 – אורך כפול0.7

דיון

V=I×R R=V/I. נחשב את התנגדות כל תיל לפי חוק אוהם:1

- חישוב התנגדות התיילים 5 טבלה מספר [Ω]ההתנגדות [Aהזרם][Vהמתח ][mmקוטר התיל ]

2.52.51 – קונסטנטן131.81.666 – קונסטנטן0.73.41.152.956 – קונסטנטן0.5

3.90.75.571 – קונסטנטן0.353.51.13.181 – מסג0.5

3.21.22.666 – אורך כפול0.7


2 פר גרף מס

ההתנגדות של תיילי הקונסטנטן כפונקציה של 1 חלקי הרדיוס בריבוע

4273.0 + x70-E2 = y

R 29999.0 =

0

1

2

3

4

5

6

00+E0.0 60+E0.5 70+E0.1 70+E5.1 70+E0.2 70+E5.2 70+E0.3 70+E5.3

]2^m/1[ 2^r/1

]Ω[

R

( בגלל שכאשר הרדיוס "אינסופי" ההתנגדות אפסית.0,0גרף זה צפוי לעבור בנקודה ) במידה ונכפה על הגרף לעבור דרך ראשית הצירים, שיפוע ישתנה באופן זניח מאוד )לא

מורגש( ומקדם הרגרסיה קטן- לכן לא נכפה על הגרף לעבור שם..)A R=)ρ×L/של קונסטנטן בהתאם לנוסחה חישוב ההתנגדות הסגולית

π ← ) )l=1m[[Ωm 6.28×10-7 = ρ( /ρ×L )שיפוע הגרף שווה ערך ל .Ωm 5×10-7[[ :כאשר הערך הספרותי הינו

: חישוב אחוז שגיאה (6.28×10-7 – 5×10-7/)5×10-7 × [100 = 25.6% [

אך עם שגיאה באחוז שחושב.)A R=)ρ×L/תוצאות הניסוי תואמות את הקשר

מסגחישוב ההתנגדות הסגולית של מסג:

R = 3.18 Ω ; A=1.96×10-7m2 ρ=R×A/l

]]Ωm ρ=3.18×1.96×10-7/1=6.24×10-7

.Ωm 1.8×10-8[[ :הערך הספרותי הינו: חישוב אחוז שגיאה

(6.24×10-7 – 1.8×10-8/)1.8×10-8 × [100 = 3366.66% [


1/r2 ]1/m2[

חיבור שני תיילים: לפי התייל הכפולחישוב ההתנגדות הסגולית של קונסטנטן

R = 2.67Ω ; A=3.84×10-7m2 ; m2=Lρ=R×A/l

]]Ωm ρ=2.67×3.84×10-7/2=5.1×10-7

.Ωm 5×10-7[[ הערך הספרותי הינו: חישוב אחוז שגיאה

(5.1×10-7 – 5×10-7/)5×10-7 × [100 = 2.4% [

חיבור שני התיילים מדמה חיבור של נגדים בטור. לכן על פי משוואת ההתנגדות.2השקולה בטור נצפה שההתנגדות בתייל הכפול תהיה פי

נשווה את מחצית ההתנגדות בחיבור התיילים בטור להתנגדות המחושבת עבור תיילבודד זהה.

מ"מ.0.7השוואה בין ההתנגדות של התייל בעל קוטר של לעומת זאת בתייל המורכב משניΩ1.6במקרה הראשון, ההתנגדות שחושבה היתה של )Ω2.67 ) Ωm1.335תיילים בעלי קוטר זה נמדד התנגדות כוללת של

: חישוב אחוז שגיאה(1.6–1.335/)1.335× [100= 19.8%[

מסקנות ישנו יחס ישר )ניתן לראות זאת r2/1מן הגרף ניתן להסיק שבין ההתנגדות לבין הערך

לפי דיוק של קו הרגרסיה( ומתוך זה נוכל להסיק שהיחס בין ההתנגדות לבין הרדיוסבריבוע הינו יחס הפוך וליניארי.

שר שיפוע כא)R=ρ×L /(π×r2 מתוך כך נוכל להסיק כי הגרף הלינארי מקיים את הקשר.ρ×L/πהגרף הינו

בניסוי הזה הראנו את הקשר שבין ההתנגדות הסגולית להתנגדות של תיל בעל קוטר

שונה, תוך שימוש בחוק אוהם ובהגדרת היחסים בין התנגדות להתנגדות סגולית. ערך ההתנגדות הסגולית יצא לנו מקורב עבור הקונסטנטן, ובסטייה ניכרת עבור המסג,

כנראה שהחומר הנבחן אינו נחושת טהורה אלא סגסוגת או מתכת אחרת ולכן התוצאותלא תואמות את ההתנגדות הסגולית של נחושת )אחוז שגיאה גבוה(.

, קיים יחס הפוך בין רדיוס)R=ρ×L /(π×r2הזרם קטן ככל שהרדיוס קטן ולפי הנוסחא נשמרV גדל, ברגע ש- R קטן אז rהתיל לבין הזרם שזורם במעגל לפי כך שככל ש-

גדל כדי לשמור על יחס קבוע.R קטן באותה מידה ש- Iקבוע אז הוכחנו שההתנגדות גדלה ביחס ישר לאורך התייל )מתוך השוואת ההתנגדות למטר בין

' מ' של קונסטנטן( קיימת אומנם שגיאה אך היא נובעת מהסיבות המפורטות.2 מ' ל-1סיבות לשגיאה:

שגיאות קריאה של המכשירים )שגיאת עין(..1שגיאות מדידה של המכשירים..2התנגדות התיילים..3התנגדות פנימית של האמפרמטר ושל הוולטמטר..4מידות לא מדויקות )קוטר, אורך(..5חומרים לא טהורים..6.יתכן ורדיוס התיילים שונה )שני התיילים שחוברו בטור אינם זהים(.7


כא"מ, מתח הדקים והתנגדות פנימית : 2 ניסוי

מטרת הניסוי:הקשר בין כא"מ, מתח ההדקים וההתנגדות הפנימית

תיאוריה מקור מתח, הכא"מ של מקור מתח הוא כמות האנרגיה החשמלית שהוא מספק לכל

משמע, המקור מעלה את הפוטנציאל של כל;יחידת מטען העובר דרכו בכיוון פעולתו וולט.εיחידת מטען שעובר דרכו ב-

יש גם התנגדות הקרויה "התנגדות הפנימית". לפיכך, במעגלאולם, למקורות מתח ,r והתנגדות פנימית εר מתח בעל כא"מ ו ומקRחשמלי פשוט המכיל נגד בעל התנגדות

)ε = I)R+r:באופן הבאחוק אוהם את יש לבטא הוא הזרם במעגל.Iכאשר

.V=ε–I×r , בין הדקי המקור הקרוי "מתח ההדקים", ניתן בקשר:Vהפרש הפוטנציאל,

מהלך הניסויבונים את המעגל המשורטט.

ההתנגדות של הנגד המשתנה להתנגדות המירבית ורושמים את ערכימווסתים את .V, והוולטמטר, Iהאמפרמטר,

שונים של ההתנגדות של הנגד במשתנה.חוזרים על הניסוי בערכיםחלק א- חלק ב- ניתוק הנגד המשתנה וקריאת הוולטמטר.


חלק א- חזרה בהתנגדות משתנה - ריכוז תוצאות הניסוי 6 טבלת מספר

[Vהמתח ][mAהזרם ]חזרה מספר10.55.420.65.230.75414.851.64.4652.9


דיון

3 גרף מספר

המתח כפונקציה של הזרם

3824.5 + x1815.0- = y

R 29079.0 = 0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6

]mA[ הזרם

]Vח ]

תמ

ה

, ערך המתח שווה לכא"מ.0גרף זה אינו עובר בראשית הצירים מכיוון שכשהזרם . והוא קשור להתנגדות הפנימית של מקור המתח0.5181-שיפוע הגרף הוא

V = -r×I + ε ולכן I×R = V כאשר ε=I×R+I×rההסבר:

b x a = y )זרם(, מה שמשאיר את שיפוע הגרף כ-I )מתח( כפונקציה של Vהגרף עצמו מתאר את

r. ε 0 מחושב כאשר=I-נקודת החיתוך עם ציר ה ,y.

v5.4283= εΩ0.5181=r

חלק ב- מדידת המתח ללא הנגד המשתנה

v 5.65= εחישוב השגיאה ביחס לחלק א'

4.07%=100×] 5.65(/5.65-5.42[)

מסקנות וההתנגדות5.42Vלפי תוצאות הניסוי הזה ניתן להסיק כי הכא"מ של מקור המתח הוא

.0.5181Ωהפנימית של אותו מקור היא

ניתן לראות שכמעט אין שינוי בערכים בין חלק א' של הניסוי לחלק ב' שלו. דבר שמאשש שעשינו בחלק א', וכמובן את נכונותה של המשוואה)ε = I)R+rאת השימוש במשוואה

מבחינה פיסיקלית. שזה במעט יותר מהערך אותו5.65vערכו של הכא"מ הנמדד ללא חיבור כל נגד הוא

חישבנו בניסוי הראשון.סיבות לשגיאה:

שגיאות קריאה של המכשירים )שגיאת עין(..1שגיאות מדידה של המכשירים..2התנגדות התיילים..3התנגדות פנימית של האמפרמטר ושל הוולטמטר..4


מספר מדידות מרובה יותר בחלק א' היה מגביר את הדיוק )היה ניתן להזניח.5מדידות חריגות לפי המגמה(.


: טעינה ופריקה של קבל 3 ניסוי

מטרת הניסוי:חקירת הטעינה והפריקה של קבל במעגל הכולל קבל ונגד בטור.

תיאוריה הקבל הוא אלמנט המורכב משני לוחות מוליכים אשר ביניהם חומר מבודד )דיאלקטרי(.

, בין לוחותיוV, ניתן הפרש הפוטנציאל, q טעון במטען Cכאשר קבל בעל קיבול בנוסחא:

V = q/Cנתונים:

(. 5000μF~קבל אלקטרוליטי בעל קיבול גדול )

חלק א'- טעינת קבל במעגל הכולל קבל ונגד בטור

תיאוריה בעל התנגדות פנימיתε ולמקור כא"מ Rכאשר קבל בלתי טעון מחובר במעגל לנגד

,Iזניחה, מועברים מטענים מלוח אחד של הקבל אל הלוח השני ומתקבל זרם חשמלי, , ביןVבמעגל. המטענים המצטברים על לוחות הקבל גורמים להפרש פוטנציאל,

הלוחות המתנגד לזרם.ε – V = IR מסוים במשך טעינת הקבל מתקיים:tברגע

I = ε/R – q/RC מתקבל: V = q/Cבהצבת הנוסחא ln I)t(= ln I0 – t/RC נותנת את הפתרון של המשוואה: I=dq/dtגזירה והצבת

מהלך הניסוי

בקירוב. 5V ומכוונים את מתח הספק )המצבר( ל-4700Ωבוחרים בנגד של 10 , כלV, והוולטמטר, Iסוגרים את המפסק ורושמים את הוראות המיליאמפרמטר ,

שניות עד שהזרם מתייצב.

תוצאותתוצאות ניסוי זה נלקחו מקבוצתה של יעל בייקר.

ריכוז תוצאות הניסוי - 7 טבלה מספר [mA] הזרם[V] המתח[sec] הזמן

101.50.75202.40.6302.80.524030.47503.450.43603.50.41


דיון

4 גרף מספר

המתח והזרם כפונקציה של הזמן

0

1.0

2.0

3.04.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0 01 02 03 04 05 06 07

]Sec[ הזמן

]mA

ם ]ר

הז

0

5.0

1

5.12

5.2

3

5.3

4

]V[

חת

מה

הזרם במילי אמפר המתח

- ניתוח תוצאות המדידה 8 טבלה מספר הפרשי זמן

[sec] ממוצע הזרמים בין פרקי זמן

[mAעוקבים ]ממוצע הזרמים כפול פרק הזמן

[mc]100.6756.75100.565.6100.4954.95100.454.5100.424.2

26סכום נטעןמכפלה של זרם בזמן נותנת לנו מטען – סיכום המכפלות הוא סך המטען ש

במערכת במהלך הניסוי – התוצאה היא מאוד לא מדויקת כיוון שמדובר על גרף שאינו Δt=10secליניארי ולכן הממוצעים אינם מדויקים בו.

c Σ)Δt×I(=26×10-3


Ω4700 של הזרם שנמדד- ln חישוב 9 טבלה מספר -ln(I)[Aהזרם ][sec ]הזמן

100.00075-7.1954200.00060-7.4186300.00052-7.5617400.00047-7.6628500.00043-7.7517600.00041-7.7994

5 גרף מספר

(I)nl

9251.7 - x8110.0- = y

R 22249.0 =

0009.7-0008.7-0007.7-0006.7-0005.7-0004.7-0003.7-0002.7-0001.7-

0 01 02 03 04 05 06 07

[sec] זמן

)I(n

l

mAהזרם ביחידות של .ln(I≠)0גרף זה אינו עובר בראשית הצירים מהסיבה ש-

ולכןRC = -0.0118/1- ניתן להסיק כי במקרה שלנו ln I)t( = ln I0 - t/RCלפי המשוואה : .0.018Fהקיבול הוא

]0.005(/0.018-0.005) [× 100 = 260.6%: חישוב אחוז שגיאה

מסקנות

בניסוי זה הראנו את עליית המתח עם טעינת הקבל, וכמו כן את ירידת הזרם העובר והוא יבודד(,0דרכו ככל שהוא טעון )הציפייה היא שלאחר זמן טעינת הקבל, הזרם יהיה

המערכת שלנו אינה מושלמת, כיוון שניתן לראות שישנו זרם חלש שנשמר באופן יציב יחסית, דבר שמעיד על כך שהקבל אינו עוצר לחלוטין את הזרם, זהו אחד מהגורמים

המשפיעים על דיוק התוצאות הסופיות, כמו גם העובדה שאין למעשה רגע מוחלט שבונגמר הניסוי, והזרם הנוסף שעובר משפיע על תוצאות חישוב הקיבול.

הקיבול שחושב שונה מהידוע, יתכן והקיבול או ההתנגדות הידועים אינם מדויקים.לשגיאה:

קריאה של המכשירים )שגיאת עין(.שגיאות.1שגיאות מדידה של המכשירים..2אי דיוק במדידת הזמן..3משך זמן מדידות ארוך יותר היה מגביר את הדיוק..4


ln(I)של הזמןה כפונקצי

חלק ב'- פריקת קבל במעגל הכולל קבל ונגד בטור

תיאוריה , עוברים מטענים מלוח אחד שלR מחובר במעגל לנגד qכאשר קבל הטעון במטען

דרך הנגד. הזרם דועך עקב הירידהIהקבל אל הלוח השני ונוצר זרם חשמלי , בין הלוחות הנובעת מפירוק הקבל.Vבפוטנציאל,

מהלך הניסוימחברים את המעגל שבתרשים.

בקירוב.5V ומכוונים את הספק ל-4700Ωבוחרים בנגד של לכמה שניות, ואח"כ פותחים אותו.1כדי להטעין את הקבל סוגרים את מפסק מס'

-5, כל V, והוולטמטר, I ורושמים את הוראות המיליאמפרמטר, 2סוגרים את מפסק מס' שניות.10

.4700Ωהניסוי בוצע רק עם נגד בעל התנגדות של

תוצאות

4700Ω - ריכוז תוצאות הניסוי לגבי נגד של 10 טבלה מספר [mA] הזרם[V] המתח[sec] הזמן

06.51.454.91.153.50.9530.7

1020.481010.3100.80.2100.40.15


דיון

6 גרף מספר

הזרם והמתח כפונקציה של הזמן

01

2345

67

0 01 02 03 04 05 06

[Sec] הזמן

[Vח [

תמ

ה

0

5.0

1

5.1

[mA

ם [ר

הז

מתח זרם

- ניתוח תוצאות המדידה 11 טבלה מספר זמן

מצטבר ]sec]

בין פרקי זמן ממוצע הזרמים[mAעוקבים ]

ממוצע הזרמים כפול פרקהזמן

[mc]510.251.25551540.8

105.90.59103.90.39102.50.25101.750.175

29.3סכום סיכום המכפלות הוא סך המטען שנפרק–מכפלה של זרם בזמן נותנת לנו מטען

התוצאה היא מאוד לא מדויקת כיוון שמדובר על גרף שאינו–במערכת במהלך הניסוי ליניארי ולכן הממוצעים אינם מדויקים בו.

c Σ)Δt×I(=29.3×10-3


השפעת ההתנגדות על הפריקה והמטען בו נטען הקבל בכדי לענות על סעיף זה ובכלל על הניסוי הזה כראוי, היה צורך לבצע את הניסוי

במלואו, זאת אומרת, לבצע את החלק בו נתבקשנו לערוך את הניסוי גם עבור נגד של 2000Ω.ולכן אין באפשרותנו לענות על ניסוי זה כהלכה ובפרט על שאלה זו ,

לשאלה זו נתייחס בחלק ג' התיאורטי.

7 גרף מספר

המתח כפונקציה של הזרם

3523.0 - x2327.4 = y

R 26199.0 =

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2.0 4.0 6.0 8.0 1 2.1 4.1 6.1

]mA[ הזרם

]Vח ]

תמ

ה

צורת הגרף המתקבל היא ליניארית בדומה לניסוי הראשון..Ω 4723.2 וערכו הוא: Rשיפוע הגרף מייצג את ההתנגדות,

( בגלל שכשאין מתח לא יהיה זרם. הגרף אינו עובר0,0גרף זה אמור לעבור בנקודה )בנקודה ובשביל הדיוק לא נכפה עליו לעבור בה.

התנגדות הנגד-התנגדות מחושבת= % השגיאה100× התנגדות הנגד

4723 - 4700 סיבות לשגיאה במסקנות.%0.5= 100 ×4700

מסקנותפריקה של קבל תואמת את המשוואה של פריקת קבל עפ"י "דעיכה אקספוננציאלית",

סיבות לשגיאה: קריאה של המכשירים )שגיאת עין(.שגיאות.1שגיאות מדידה של המכשירים..2אי דיוק במדידת הזמן..3משך זמן מדידות ארוך יותר היה מגביר את הדיוק. ובהפרשים קטנים יותר.4


פריקה וטעינת קבל על פי התיאוריה'- גחלק

בשל קוצר הזמן לא הספקנו לבצע את הניסוי והנתונים שנלקחו מזוגות אחרים לא היו השפעת ההתנגדות.תמלאים לצורך השווא

תיאוריה לצורך בחינת ההשפעה של ההתנגדות על קצב טעינה ופריקת הקבל יש לערוך את

הניסוי במעגלים בעלי התנגדות שונה, בשביל ההשוואה שורטטו הגרפים הבאים לפימשוואת המתח והזרם בטעינה ופריקה בתנאים תיאורטיים.

A1( t=0 )בפריקה וטעינה( - הזרם בזמן )e×0I=)t(I(RC/-t)הזרם: )בטעינהe×0V=)t(V)(RC/-t)המתח:

)בפריקה0V=)t(V)×(e-1(RC/-t)המתח: )

.0, עם הטעינה הזרם יורד ושואף ל-IR=V, כאילו אין קבל 0I=I סגירת המפסק, t=0בזמן יחושב המתח לפי חוק אוהם.0בזמן

תוצאות

- טעינה 12 טבלה מספר קיבול]Fהקבל [

זמן [sec[

התנגדות

]Ω[

מתח]V[

זרם]A[

התנגדות

]Ω[

מתח]V[

זרם]A[

0.005047001.00004700.000020001.00002000.00000.0051047000.65341628.916020000.36791264.24110.0052047000.42702693.285820000.13531729.32940.0053047000.27903388.768520000.04981900.42590.0054047000.18233843.212320000.01831963.36870.0055047000.11914140.156020000.00671986.52410.0056047000.07784334.185520000.00251995.04250.0057047000.05094460.968720000.00091998.17620.0058047000.03324543.811720000.00031999.32910.0059047000.02174597.943120000.00011999.75320.00510047000.01424633.313820000.00001999.90920.00511047000.00934656.425720000.00001999.96660.00512047000.00614671.527620000.00001999.9877

- פריקה 3 1 טבלה מספר קיבול]Fהקבל [

זמן [sec[

התנגדות]Ω[

מתח]V[

זרם]A[

התנגדות

]Ω[

מתח]V[

זרם]A[

0.005047001.00004700.000020001.00002000.00000.0051047000.65343071.084020000.3679735.75890.0052047000.42702006.714220000.1353270.67060.0053047000.27901311.231520000.049899.57410.0054047000.1823856.787720000.018336.63130.0055047000.1191559.844020000.006713.47590.0056047000.0778365.814520000.00254.95750.0057047000.0509239.031320000.00091.82380.0058047000.0332156.188320000.00030.67090.0059047000.0217102.056920000.00010.24680.00510047000.014266.686220000.00000.09080.00511047000.009343.574320000.00000.0334


0.00512047000.006128.472420000.00000.0123


דיון

8 גרף מספר

המתח והזרם כפונקציה של הזמן- טעינה

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

0.1

2.1

0 02 04 06 08 001 021 041

]Sec[ הזמן

]Aם ]

רהז

0

0001

0002

0003

0004

0005

]Vח ]

תמ

ה

( ]אמפר[I ( נגד 4700 אוהם ( ]וולט[V ( נגד 4700 אוהם

9 גרף מספר

המתח והזרם כפונקציה של הזמן- טעינה

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

0.1

2.1

0 02 04 06 08 001 021 041

]Sec[ הזמן

]Aם ]

רהז

0

005

0001

0051

0002

0052

]Vח ]

תמ

ה


10 גרף מספר

הזרם כפונקציה של הזמן- טעינה

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

0.1

2.1

0 02 04 06 08 001 021 041]Sec[ הזמן

[Aם [

זרה

( ]אמפר[I ( נגד 4700 אוהם ( ]אמפר[I ( נגד 2000 אוהם

על פי הגרפים ניתן לראות כי השפעת הנגד מתבטא בכך שככל שההתנגדות גדלה, קצב הטעינה של הקבל קטן. )ניתן להסיק זאת גם מתוך המשוואות האקספוננציאליות- ההתנגדות משפיעה על מכנה החזקה השלילי(. הנגד קובע את הזמן שיקח לטעון, שינוי

הנגד ישנה את זמן הטעינה. מכאן שבהתנגדות קטנה טעינה יותר מהירה.


1 1 גרף מספר

המתח והזרם כפונקציה של הזמן- פריקה

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

0.1

2.1

0 02 04 06 08 001 021 041

]Sec[ הזמן

]Aם ]

רהז

0

0001

0002

0003

0004

0005

]Vח ]

תמ

ה


12 גרף מספר

המתח והזרם כפונקציה של הזמן- פריקה

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

0.1

2.1

0 02 04 06 08 001 021 041

]Sec[ הזמן

]Aם ]

רהז

0

005

0001

0051

0002

0052

]Vח ]

תמ

ה


13 גרף מספר

הזרם כפונקציה של הזמן- פריקה

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

0.1

2.1

0 02 04 06 08 001 021 041

]Sec[ הזמן

]Aם ]

רהז

( ]אמפר[I ( נגד 4700 אוהם ( ]אמפר[I ( נגד 2000 אוהם

על פי הגרפים ניתן לראות כי השפעת הנגד מתבטא בכך שככל שההתנגדות גדלה, קצב הפריקה של הקבל קטן. )ניתן להסיק זאת גם מתוך המשוואות האקספוננציאליות-

.ההתנגדות משפיעה על מכנה החזקה השלילי(


חישוב המטען על הקבל - 4 1 טבלה מספר הפרש

[secהזמן ]Ω4700Ω2000

ממוצע הזרמים ]A][ מטעןC]

ממוצע הזרמים ]A][ מטעןC]

100.838.270.686.84100.545.400.252.52100.353.530.090.93100.232.310.030.34100.151.510.010.13100.100.980.000.05

2210.8סיכוםהשוואת המטענים:

מכיוון שמדובר באותו קבל, כאשר הזרם יתאפס, המטען יהיה שווה בשני המעגלים. המטענים חושבו לפרק זמן של דקה אחת בלבד. המטען הזמני שנטען בקבלים שונה

.בשל השפעת ההתנגדות על קצב הטעינה

( Ω 4700 של הזרם שנמדד- ) ln חישוב 15 טבלה מספר -ln(I)[Aהזרם ][sec ]הזמן

100.6534-0.43200.4270-0.85300.2790-1.28400.1823-1.70500.1191-2.13600.0778-2.55700.0509-2.98800.0332-3.40900.0217-3.83

1000.0142-4.261100.0093-4.681200.0061-5.11

בשל האחוז שגיאה הגדול בחישוב הקיבול- נחשב אותו לפי הגרף התיאורטי 14 גרף מספר

(I)nl

51-E5 - x6240.0- = y

R 21 =

00.6-

00.5-

00.4-

00.3-

00.2-

00.1-

00.0

0 02 04 06 08 001 021 041

[sec] זמן

)I(n

l

Aהזרם ביחידות של ולכןRC = -0.0118/1- ניתן להסיק כי במקרה שלנו ln I)t( = ln I0 – t/RCלפי המשוואה :

.0.00499Fהקיבול הוא


ln(I)של הזמןה כפונקצי

]0.005(/0.00499-0.005)× [100 = 0.2%: חישוב אחוז שגיאה


Documents

פיזיקה חשמל-דוח 1