Практический эксперимент по закону Ома: измерение напряжения, тока и сопротивления

Необходимые материалы

• Научный калькулятор или карандаш и бумага для арифметических вычислений
• 6-вольтовая батарея (свежая и полностью заряженная)
• Резисторы в диапазоне от 1 кΩ до 100 кΩ (предпочтительно точные металлопленочные типы)

Мы рекомендуем оставаться в диапазоне 1 кΩ–100 кΩ. При более низких значениях внутреннее сопротивление амперметра искажает чтение, в то время как при очень высоких значениях параллельное сопротивление вольтметра может изменить эффективное сопротивление цепи. В этом диапазоне влияние мультиметров минимально, обеспечивая соответствие вычисленных и измеренных значений в пределах нескольких процентов.

Перекрестные ссылки

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 2: «Ohm's Law» — базовый текст для этого эксперимента.

Обучающие цели

• Точное использование вольтметра, амперметра и омметра
• Применение закона Ома к реальным цепям
• Интерпретация ошибки измерения и ее источников

Схематическая диаграмма

Иллюстрация

Пошаговые инструкции

1. Выберите резистор из ассортимента и измерьте его сопротивление мультиметром, установленным на правильный диапазон. Избегайте касаться терминалов во время измерения, чтобы предотвратить влияние сопротивления тела на результат.
2. Запишите измеренное сопротивление для последующего использования.
3. Соберите однобатарейную, однорезисторную цепь (клеммная полоса хорошо работает, но любой бредборд или простая проводная установка приемлема).
4. Установите мультиметр на подходящий напряжения диапазон и измерьте падение напряжения через резистор пока цепь под питанием. Запишите это напряжение.
5. Переключите мультиметр на самый высокий токовый диапазон, затем разомкните цепь и вставьте амперметр последовательно с батареей и резистором. Выберите диапазон, дающий самое сильное чтение без перерейнжа.
6. Запишите чтение тока вместе с ранее отмеченным сопротивлением и напряжением.
7. Используя измеренное напряжение и сопротивление, вычислите ток по закону Ома (I = V/R). Сравните этот вычисленный ток с измеренным значением.
8. Повторите вычисление в обратном порядке: используйте измеренное напряжение и ток для вычисления сопротивления (R = V/I) и сравните с измеренным сопротивлением.
9. Наконец, вычислите напряжение из измеренного сопротивления и тока (V = I × R) и верифицируйте против измеренного напряжения.
10. Все измеренные и вычисленные значения должны согласовываться в пределах нескольких процентов; любое большее расхождение, вероятно, указывает на неточности мультиметра.
11. Повторите весь процесс с разными резисторами, чтобы наблюдать, как изменения сопротивления влияют на ток при постоянном напряжении питания.

Для быстрой справки попробуйте наш Калькулятор закона Ома для проверки ваших результатов на лету.

Связанные рабочие листы

• Basic Voltmeter Use Worksheet
• Basic Ohmmeter Use Worksheet
• Basic Ammeter Use Worksheet
• Simple Circuits Worksheet

Эти рабочие листы укрепляют концепции и предоставляют дополнительную практику с реальными данными.