Alalisvoolu ahel õppeaines füüsika (0)

TALLINNA TEHNIKAKÕRGKOOL
TALLINN COLLEGE OF ENGINEERING
Alalisvooluahel
Õppeaines: FÜÜSIKA
Mehaanikateaduskond
Õpperühm:
Üliõpilased:
Juhendaja : Peeter Otsnik
Tallinn
2010

ALALISVOOLUAHEL.

1.Töö eesmärk.
Potensiaali- ja voolujaotuse määramine alalisvoolu ahelas.

2.Töö vahendid.

Alalisvooluahela stend ,milliampermeeter, voltmeeter .

3.Töö teoreetilised alused.

Juhis voolu tekkimine ja selle säilitamise tingimuste
kindlakstegemiseks vaatleme kahte vastasmärgilist laetud juhti 1
ja 2 potensiaalidega j1 ja j2 (joon.1).Nende ühendamisel
juhiga 3 hakkavad elektronid välja mõjul liikuma juhilt 2 juhile
1. Juhis 3 tekib elektrivool.Laengute ülekandmise tulemusena
potensiaalid ühtlustuvad,väljatugevus juhis 3 muutub nulliks ja
vool lakkab.
Siin on välja toodud ahela elektriskeem koos mõõtepunktidega.
Voolu säilitamiseks oleks vaja erimärgilised laengud jälle
üksteisest uuesti eraldada,s.t.hoida juhi 3 otstel püsivat potensiaalide
vahet.Selleks tuleb luua ahela selline osa,kus laengute
liikumine toimub elektrostaatilise välja joudude vastu.
Sellesuunaline liikumine on ilmselt voimalik ainult korvaljoudude
toimel.
Laengute ümberpaigutamisel teevad korvaljoud tööd A .Suurust,mis
on vordne positiivse ühiklaengu kohta tuleva korvaljõudude
q
Emj. dimensioon langeb kokku potensiaali dimensiooniga,
mistottu neid moodetakse samades ühikutes.
Elektrostaatiliste ja korvaljoudude poolt tehtav töö ahela
mingil osal 1-2 avaldub:
A12 = q·ε12 + q(φ1 - φ2)
Suurust,mis on vordne elektrostaatiliste ja korvaljoudude
poolt positiivse ühiklaengu ümberpaigutamisel tehtud tööga nimetatakse
pingeks ehk pingelanguks antud ahelaosal 1-2 .
U12 = A/q = (φ1 -φ2)+ ε12
Suletud ahelas on elektrostaatiliste joudude töö vordne
nulliga,seega
A = q·ε
Vastavalt Ohmi seadusele on voolutugevus I ahela hargnemata
osas vordeline pingega U12 ja pöördvordeline takistusega R12
I=U12/R12=(φ1-φ2+ε12)/R12
Kui ahelaosa ei sisalda vooluallikaid,siis
IR12 = U12 = 1 - 2
s.t. pinge ühtib potensiaalide vahega.
Avatud vooluahela korral vool ahelas puudub ja U = 0.
φ1 - φ2 + ε12 = 0
millest
ε12 = φ1 – φ2
Voolutugevuse mootmiseks ahelas kasutatakse ampermeetrit,mis
ühendatakse ahelasse järjestikku.Ampermeetri sisetakistusel toimub
pingelang,mis moonutab potensiaali jaotust ahelas.Seetottu
peab ampermeetri takistus olema väike,vorreldes ahela takistusega.

4.Töö käik.

1.Protokollige mooteriistad.
2.Paluge juhendajalt tööülesanne ja joonistage protokolli stendi
vooluahela skeem.
3.Ühendage voltmeetri "-" - klemm ahela etteantud alguspunkti.
Edasisel mootmisel ahela moodetava punkti ühendamisel
voltmeetri "+" - klemmiga vastab voltmeetri positiivne näit selle
punkti potensiaali tousu alguspunkti suhtes,negatiivne näit aga
potensiaali langust.
4.Avatud vooluahela korral mootke ahela koigi punktide
potensiaalid alguspunkti potensiaali suhtes (φ – φ0).Tulemused
kandke tabelisse 1, arvestades näidu märki.
5.Sulgege vooluahel ja korrake punktis 4 kirjeldatud mootmised.
Mõõtke voolutugevus ahelas.Tulemused kandke tabelisse 1.
6.Arvutage ahela koigi punktide potensiaalid j avatud ja suletud
vooluahela puhul.Tulemused kandke tabelisse 1.
Ahela punkti nr. n
Avatud ahel
Suletud ahel
φ-φ0 ; V
φ , V
φ-φ0 ; V
φ , V
2
-0
0
3
-6,42
-6,36
4
-6,41
3,09
5
-6,42
3,27
6
-6,41
8,14
7
8,14
8,14
8
0
0
0 =0 V I =180mA
7. Arvutage naaberpunktide potensiaalide vahed(φn - n-1) avatud ja suletud ahela korral. Leidke emj. e.
Tulemused kandke tabelisse 2.
Tabel 2.
Ahela parameetrite arvutamine.
Ahela osa
φn - n-1 ; V
ε (V)
R( Ω)
Avatud ahel
Suletud ahel
2-3
-6,42
-6,36
3-4
0,01
9,45
R2 = 52,5 Ω
4-5
-0,01
0,18
5-6
0,01
4,87
R45 = 27 Ω
6-7
14,55
0
7-8
-8,14
-8,14
Kontrollarvutused:
R=U/I
R34 = 9,44/0,18 = 52,5Ω
R45 = 4,87/0,18 = 27Ω
R4=2R5
1/R45 = 1/R5 + 1/R4, R4=2R5
R5=54/2= 27Ω= R4

Arvutage ahela osade takistused, kasutades eelpool toodud valemeid.

Arvutage voolutugevused ahela hargnenud osades.
5.kokkuvõte
Läbiviidud katses mõõtsime alalisvooluahelas erinevate punktidel olevad pinged. Katse võib lugeda õnnestunuks, kuna saavutasime oma eesmärgi ja tuvastasime iga ahela punktis oleva pinge. Arvutuste tulemusena arvutasime välja erinevates ahelates olevad takistused. Katse võib lugeda suhteliselt täpseks, kuna pinge väärtused olid digitaalsel kujul numbriliselt antud.