به ادامه مطلب مراجعه کنید
اندازه گیری چگالی اجسام
آشنایی بابرخی ازابزارهای اندازه گیری(کولیس وریزسنج یامیکرومتر)واندازه گیری چگالی اجسام
هدف ازآزمایش: اندازه گیری ابعاداجسام کوچک واندازه گیری چگالی اجسام
تئوری آزمایش: کولیس وسیله ای است که برای اندازه گیری طول های کوچک مورداستفاده قرارمی گیرددارای دوقسمت خط کش وورنیه می باشد.ورنیه وخط کش مدرج می باشندبااین تفاوت که ورنیه متحرک وروی خط کش حرکت می کندکولیس وخط کش دارای دو شاخک بزرگ وکوچک هستندکه شاخکهای بزرگ برای اندازه گیری قطرخارجی اجسام وشاخکهای کوچک برای قطرداخلی اجسام به کارمی رودعلاوه برآن تیغه ای به ورنیه متصل است که برای اندازه گیری عمق یاگودی اجسام توخالی به کارمی رود.وریزسنج ازمیله استوانه ای ثابت ومدرج ورکاب نعلی شکل تشکیل شده است دارای غلاف واستوانه ای ثابت که هردومدرج می باشداستوانه ثابت مانندخط کش است که غلاف به دوراستوانه می چرخد وبرای اندازه گیری اجسام کوچک مثل ضخامت یک ورق نازک یاسیم مفتول و...از آن استفاده می شود.
شرح آزمایش: به یک کولیس ویک ریزسنج ویک استوانه برای اندازه گیری نیازداریم برای اندازه گیری باکولیس استوانه رابین دوشاخک خط کش وورنیه قرارمیدهیم.عددی راکه صفرورنیه ازآن گذشته است ازدرجه بندی خط کش خوانده ویاداشت می کنیم آنگاه به دقت وعمودبرآن به درجه بندی ورنیه نگاه می کنیم عددی ازورنیه راکه به خط کش منطبق است می نویسیم نکته ای که اینجاباید مدنظرداشت دقت اندازه گیری خط کش است که درگوشه خط کش نوشته شده است مابایدعددبه دست آمده ازورنیه رادردقت اندازه گیری ضرب کرده وبه عددکه ازخط کش به دست آوده ایم اضافه کنیم عددبه دست آمده اندازه استوانه می باشد.برای اندازه گیری باریزسنج پیچ غلاف راپیچانده تادهانه ریزسنج بازشودوجسم مورد نظررادرآن قرارمی دهیم تااینکه جسم نیفتد انگاه زبانه راقفل می کنیم .عددصحیح درجه بندی خط کش منطبق به لبه غلاف رامی خوانیم پس ازآن عددغلاف راکه مقابل خط افقی خط کش است خوانده وبه دنبال عددقبلی مینویسیم عدد به دست آمده اندازگیری جسم مورد نظر است در ذیل به چند نمونه اندازه گیری که توسط گروه انجام شده توجه فرمایید.
مقدارکمیت |
خطای نسبی |
خطای مطلق |
میانگین |
X3 |
X2 |
X1 |
اندازه گیری
نام کمیت |
3mm |
0 |
0 |
3mm |
3mm |
3mm |
3mm |
قطرخارجی استوانه |
1/2mmیا
1/1mm |
0/03 |
0/04 |
1/16 |
1/1mm |
1/2mm |
1/2mm |
قطر داخلی استوانه |
نتایج اندازه گیری باکولیس
مقدارکمیت |
خطای نسبی |
خطای مطلق |
میانگین |
X3 |
X2 |
X1 |
اندازه گیری
نام کمیت |
13/71mmیا
13/45mm |
0/009 |
0/13mm |
13/58mm |
13/45mm |
13/60mm |
13/70mm |
قطر نوک خودکار |
نتایج اندازه گیری باریزسنج
تئوری آزمایش(اندازه گیری چگالی اجسام):
برای اندازه گیری چگالی اجسام ازرابطهm/v =p که mجرم جسم وvحجم وpچگالی می باشد.دوحالت وجود دارد یاجسم موردنظردارای شکل هندسی مشخصی است یا دارای شکل نا مشخص می باشد.که اگردارای شکل مشخص بود بابدست آوردن جرم وحجم شکل چگالی شکل رابه دست می آوریم.وبرای بدست آوردن چگالی اجسام نامشخص از فرو کردن جسم به درون آب استفاده می کنیم.
وسایل موردنیاز:1-یک بشرمندرج بامقداری آب 2-یک ترازو3-جسم موردآزمایش
شرح آزمایش:
جرم جسم مورد نظرراباترازو اندازه گرفته ویاداشت می کنیم.انگاه درون بشرمندرج تانیمه آب می ریزیم وعدد مقابل سطح آب راکه حجم آبv1است را یاداشت می کنیم.بعد ازآن جسم رادرون بشر قرار می دهیم سطح آب بالا می آید اکنون عدد مقابل سطح آب را کهv2یاداشت می کنیم دراین صورت حجم جسم برابراست با(v2-v1).سپس باتقسیم جرم جسم mبرv2-v1چگالی جسم بدست می آید.درزیرآزمایش راسه بارتکرار کردیم.
مقدارواقعی چگالی |
خطای نسبی |
خطای مطلق |
میانگین |
چگالی جسم |
حجم جسم |
حجم آب با جسم |
حجم آب |
جرم جسم |
شماره آزمایش |
8/78و6/98 |
0/11 |
0/9 |
7/79 |
7/88 |
25 |
175 |
150 |
197 |
1 |
8/78و6/98 |
0/11 |
0/9 |
7/79 |
7/88 |
25 |
175 |
150 |
197 |
2 |
9/06و7/26 |
0/11 |
0/9 |
7/79 |
8/16 |
24 |
174 |
150 |
196 |
3 |
نتایج اندازه گیری چگالی قطعه فلزی
مقدارواقعی چگالی |
خطای نسبی |
خطای مطلق |
میانگین |
چگالی جسم |
حجم جسم |
حجم آب با جسم |
حجم آب |
جرم جسم |
شماره آزمایش |
2/19و2/07 |
0/02 |
0/06 |
2/19 |
2/13 |
23 |
148 |
125 |
49 |
1 |
2/23و2/11 |
0/02 |
0/06 |
2/19 |
2/17 |
23 |
148 |
125 |
50 |
2 |
2/33و2/21 |
0/02 |
0/06 |
2/19 |
2/27 |
22 |
147 |
125 |
50 |
3 |
نتایج اندازه گیری چگالی قطعه سنگ
نتیجه گیری:
برای اندازه گیری بعضی از کمیتها می توان از ابزارهای ویژه ای استفاده کرد باتوجه به داده های بدست آمده می توان نتیجه گرفت برای اندازه گیری طول وعمق وچگالی اجسام میتوان از وسایلی مانند دستگاه کولیس وریزسنج یا میکرومتر واندازه گیری چگالی استفاده کرد.
تعیین نیرو و ضریب اصطکاک سطح
وسایل آزمایش : سطح افقی که انتهای آن به یک قرقره وصل است ، سه جسم به وزن های مختلف ، ترازو
مقدمه :
برای حرکت اجسام روی سطوح معمولی به نیرو نیاز است و در صورتی که این نیرو کافی نباشد جسم حرکت نمی کند در این حالت نیرویی که از طرف سطح به جسم وارد می شود( نیروی قائم بر سطح که با N نشان داده می شود )نیرویی است که درمقابل حرکت جسم مقاومت می کند این نیروی مقاوم را نیروی اصطکاک می گویند هر عاملی که موجب کاهش یا افزایش مقدار نیروی عمود بر سطح N شود نیروی اصطکاک را هم به همان نسبت کاهش یا افزایش می دهد. نیروی اصطکاک علاوه بر نیروی عمودی N به جنس سطح و جسم بستگی دارد به طوری که سطح ناصاف دارای اصطکاک بیشتری است اثر جنس جسم و سطح را در اندازه نیروی اصطکاک که ضریب تناسب بین نیروی اصطکاک و نیروی عمود N است به μ نشان می دهند و به ضریب اصطکاک موسوم است رابطه نیروی اصطکاک به صورت F = μN است.
fs = μsN μs>μk
fk = μkN fs< fk
∆μs/μs =∆m'/m'+∆m/m
∆μk/μk = ∆m"/m"+∆m/m
شرح آزمایش :
یک جسم را با وزن تعیین شده روی مکعبی که روی سطح افقی و با طناب بسته شده قرار می دهیم و انتهای طناب را به وزنه آویزان می کنیم مرحله اول طوری وزنه را می بندیم که جسم روی سطح به حرکت در بیاید وپس با وزن کردن وزنه های آویزان شده و وزن خود جسم ضریب اصطکاک ایستایی جسم را بدست می آوریم.مرحله دوم همان جسم را با آویزان کردن وزنه به وزنی که با ضربه زدن جسم در آستانه حرکت قرار گیرد و مثل مرحله اول به وسیله وزن جسم و وزنه های آویزان شده این بار ضریب اصطکاک جنبشی جسم بدست می آوریم. واین آزمایش را توسط سه جسم به وزن های مختلف انجام می دهیم.
μk |
m” |
μs = m / m |
m’ |
m |
0.33 |
50.18 |
0.45 |
70.14 |
152.53 |
0.33 |
60.23 |
0.44 |
80.09 |
182.53 |
0.26 |
60.7 |
0.44 |
102.88 |
232.53 |
m = 132.53 وزن مکعب
m1 = 152.53 m’1 = 70.14 m”1 = 50.18
μ1s = m’1 / m1 = 70.14 / 152.53 = 0.45
μ1k = m”1 / m1 = 50.18 / 152.53 = 0.33
m2 = 182.53 m’2 = 80.09 m”2 = 60.23
μ2s = 80.09 / 182.53 = 0.44
μ2k = 60.23 / 182.53 = 0.33
m3 = 232.53 m’3 = 102.88 m”3 = 60.7
μ3s = 102.88 / 232.53 = 0.44
μ3k = 60.7 / 232.53 = 0.26
مطلب بعدییییییی
کولیس
هدف آزمایش : نحوه ی استفاده از یک وسیله ی اندازه گیری بنام کولیس که برای قطر داخلی و خارجی و عمق از آن استفاده میشود.
وسایل آزمایش : کولیس,گوی فلزی,گوی چوبی,گوی پلاستیکی,گوی شیشه ای, استوانه, بشر.
اجزای کولیس : خط کش، ورنیه، فک ها یا شاخک های خارجی، فک ها یا شاخک های داخلی، تیغه انتهایی یا تیغه عمق سنج،پیچ تثبیت دستگاه )قفل ورنیه(، زائده زیر ورنیه.
کولیس : کولیس یک وسیله انداره گیری با دقت کمتر از میلی متر است. خط کش آن بر حسب میلی متر درجه بندی شده و ورنیه هم دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل 10 قسمت بوده و معادل 9 میلی متر است یعنی 9 میلی متر در روی خط کش کوچکتر است. دقت اندازه گیری کولیس از تقسیم کردن یک درجه خط کش به تعداد تقسیمات ورنیه بدست می آید. کولیس برای اندازه گیری عمق یک تیغه باریک دارد که به ورنیه متصل است و با آن حرکت می کند که اگر صفر ورنیه بر صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می شود و دقت کولیس حدود 0.02میلی متر است.
تئوری آزمایش : جسمی را برای اندازه گیری قطر خارجی در بین شاخک های ثابت و متحرک که به آن پاشنه گفته میشود قرار می دهیم به طوری که هر دو شاخک پاشنه با بدنه جسم تماس داشته باشد. بعد از آن به کمک ورنیه و خط کش اندازه ی قطر گلوله را تعیین می کنیم و درجات را از روی خط جایی که صفر ورنیه در مقابل آن قرار دارد می خوانیم. برای قطر داخلی مثلا قطر داخلی بشر , دو شاخک با جدار داخلی بشر باید تماس پیدا کند. در این صورت قطر داخلی هم از روی خط کش و ورنیه خوانده میشود. به وسیله ی تیغه باریک که به ورنیه متصل است هم می توان عمق را اندازه گیری کرد.
طرزخواندن عدد از روی کولیس :
1. به خط صفر ورنیه دقت میکنیم بین دو خط از خطوط درجه بندی خط کش قرار گرفته است از روی خط کش عدد کوچکتر را بر حسب میلیمتر یادداشت میکنیم.
2. خطی روی ورنیه را پیدا میکنیم که کاملا منطبق بر یکی از خطوط خط کش باشد و از روی ورنیه مشخص میکنیم که این خط چندمین درجه بندی روی ورنیه است تعداد درجه را در دقت ورنیه بر حسب میلیمتر ضرب میکنیم این عدد را با عددی که در مرحله ی اول بدست آوردیم جمع میکنیم.
* حالت خاص هم زمانی اتفاق می افتد که خط صفر ورنیه بین دو خط خط کش قرار ندارد و منطبق بر یک خط است در این حالت به خط انتهای ورنیه توجه میکنیم در صورتی که این خط کاملا منطبق بر یکی از خطوط خط کش بود ارقام بعد از ممیز صفر خواهند بود.
نتیجه آزمایش : کولیس یک نوع وسیله ی اندازه گیری در آزمایش است که برای اندازه گیری قطر داخلی و خارجی و عمق از آن استفاده می شود.
مطلب بعدیییییی
گزارشکار آزمایشگاه شیمی فیزیک 2 (شماره 8)
نام آزمایش : تعیین درجه واکنش پتاسیم یدید با آب اکسیژنه
در صفحات قبل گزارشکارهای تعدادی از آزمایشاتی که در درس آزمایشگاه شیمی فیزیک 2 دانشجویان باید تحویل دهند را برای شما عزیزان قرار داده ایم.در اینجا گزارشکار یکی دیگر از این آزمایش ها با عنوان تعیین درجه واکنش پتاسیم یدید وآب اکسیژنه را قرار داده ایم امیدوارم مفید واقع شود.
مقدمه
سرعت واکنش ، عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است.
نگاه کلی
سرعت یک واکنش ، روند تبدیل مواد واکنش دهنده به محصول در مدت زمان معینی را نشان میدهد. سرعت واکنشها یکی از مهمترین بحثها در سینیتیک شیمیایی است. شیمیدانها همیشه دنبال راهی هستند که سرعت واکنش مفید را بالا ببرند تا مثلا در زمان کوتاه بازده بالایی داشته باشند و یا در پی راهی برای کاهش سرعت یا متوقف ساختن برخی واکنشهای مضر هستند. بعنوان مثال رنگ کردن سطح یک وسیله آهنی روشی برای متوقف ساختن و یا کم کردن سرعت زنگ زدگی و جلوگیری از ایجاد اکسید آهن است.
طبقه بندی واکنشها برحسب سرعت
هدف از مطالعه سرعت یک واکنش این است که بدانیم آن واکنش چقدر سریع رخ میدهد. ترمودینامیک شیمیایی ، امکان وقوع واکنش را پیشبینی میکند، اما سینتیک شیمیایی چگونگی انجام یک واکنش و مراحل انجام آن و سرعت پیشرفت واکنش را بیان میکند. از لحاظ سرعت ، واکنشها به چند دسته تقسیم میشوند:
· واکنشهای خیلی سریع که زمان انجام این واکنشها خیلی کم و حدود 0,0001 ثانیه است.
· واکنشهای سریع که زمان انجام این واکنشها کم و در حدود حساسیت انسان به زمان (ثانیه) است.
· واکنشهای معمولی ، اکثر واکنشهایی که در آزمایشگاهها با آنها سر و کار داریم از این نوع هستند و در حدود دقیقهها یا چند ساعت طول میکشند.
· واکنشهای کند که در حدود روزها و هفتهها طول میکشند.
· واکنشهای خیلی کند که در حدود سالها و قرنها طول میکشند.
فقط تعداد اندکی از واکنشهای شیمیایی در سراسر فرآیند با سرعت ثابتی پیش میروند. بیشتر واکنشها در آغاز واکنش که غلظت واکنشدهندهها بالا است با سرعت پیش رفته و با کم شدن غلظت از سرعت کاسته شده و با کامل شدن واکنش به صفر میرسد. برخی از واکنشها هم سرعت آنها پس از مدتی ثابت میماند. چنین واکنشهایی ، واکنشهای تعادلی نام دارند.
عوامل مؤثر بر سرعت واکنش
عوامل گوناگونی بر سرعت واکنش تاثیر دارند که بطور مختصر در مورد هر کدام توضیحی ارائه میشود.
حالت فیزیکی واکنش دهندهها
برای انجام یک واکنش ، واکنشدهندهها باید با هم مخلوط شوند تا در مجاورت همدیگر قرار گیرند. اگر واکنشدهندهها همفاز باشند، یعنی همگی گاز یا بصورت حل شده در حلالی باشند، واکنش با سرعت بیشتری رخ میدهد.
غلظت
غلظت بیشتر واکنشدهندهها باعث ایجاد برخورد بیشتر بین آنها میشود و هر چه تعداد برخوردها بیشتر باشد، تعداد برخوردهای موثر هم بالا میرود بنابراین سرعت واکنش هم بیشتر میشود.
دما
از مهمترین عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی است. در برخی از واکنشها با افزایش چند درجه سانتیگراد ، سرعت واکنش ممکن است چند برابر بیشتر شود. البته استثناهایی هم وجود دارد.
کاتالیزور
کاتالیزورها سرعت یک واکنش شیمیایی را که از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است، تغییر میدهند. بنابراین نمیتوانند واکنشهایی را که از نظر ترمودینامیک امکانپذیر نیستند، به انجام برسانند. کاتالیزورها با پیش بردن یک واکنش از مسیر دیگر انرژی فعالسازی را کم کرده و باعث افزایش سرعت واکنشها میشوند.
نقش برخورد در سرعت واکنش
برای انجام یک واکنش شیمیایی ، باید مولکولهای واکنشدهنده آنقدر به هم نزدیک شوند تا بین آنها برخورد ایجاد شود. این برخوردها وقتی منجر به انجام واکنش میشوند که مؤثر باشند، یعنی جهتگیری و انرژی برخوردها طوری باشد که بر اثر برخورد برخی پیوندها شکسته شده و پیوندهای جدیدی تشکیل شوند که نتیجه این عمل تولید مولکولهای جدید یعنی محصول است.
سرعت هر واکنش شیمیایی متناسب است با تعداد برخورد مولکولها در واحد زمان. اگر تمام برخوردهای مولکولها منجر به انجام واکنش شود، مدت زمان انجام واکنشها باید خیلی کمتر باشد. طبق محاسبات مختلف از هر 1014 برخورد ، فقط یک برخورد به واکنش منجر میشود. یعنی برخوردهایی موجب انجام واکنش میشوند که انرژی حاصل از برخورد برابر یا بیشتر از انرژی فعالسازی باشد.
انرژی فعالسازی
حداقل انرژی لازم که بایستی واکنشدهندهها بگیرند تا بتوانند وارد واکنش شوند. انرژی فعالسازی برای تمام واکنشهای شیمیایی چه گرماگیر و چه گرماده وجود دارد و معمولا از انرژی برخورد میان مولکولها تامین میشود.
مطلب بعدییییییی
موضوع آزمایش : اندازه گیری مقاومت با استفاده از رنگ آنها
نظریه آزمایش : بر اساس قرارداد برای هرنوار رنگی روی مقاومتها عددی را نسبت داده اند براین اساس: سیاه = صفر ،
قهوه ای = 1 ، قرمز = 2 ، نارنجی = 3 ، زرد = 4 ، سبز = 5 ، آبی = 6 ، بنفش = 7 ، خاکستری = 8 ، سفید = 9
و همچنین طلایی که نشان دهنده 5% خطا و نقره ای که نشان دهنده 10% خطا است به عنوان آخرین رنگ در ردیف رنگهای روی مقاومت می باشد و همچنین اگر سومین رنگ یکی از رنگهای طلایی یا نقره ای باشد یعنی دو عدد رنگ اول تقسم بر 100 (رنگ نقره ای ) و یا تقسیم بر 10 ( رنگ طلایی )
وسایل مورد استفاده : مقاومت - اهم متر
شرح آزمایش : یک مقاومت را انتخاب میکنیم ،شیار رنگی که یکی از رنگهای طلایی یا نقره ای باشد را که در یک طرف مقاومت قراردارد را به عنوان شیار رنگی چهارم در نظر می گیریم و از طرف دیگر مقاومت شیارها را به عنوان شیار اول و دوم و سوم نامگزاری میکنیم رنگ شیار اول را می خوانیم که مقاومت ما رنگ قهوه ای است عدد منتسب به قهوه را که یک است در نظر میگیریم سپس شیار بعدی را می خوانیم که سیاه است عدد منتسب به آن را که صفر است در سمت راست رقم قبلی در نظر میگیریم پس داریم 10 سپس شیار بعدی را میخوانیم، ،اگر یکی از رنگهای طلایی یا نقره ای بود عدد بدست آمده از دو رنگ قبل را تقسیم بر 10 (طلایی) یا 100 (نقره ای) میکنیم و اگر هم رنگهای دیگر بود به تعدار رقم آن رنگ در سمت راست دو رقم قبلی به همان تعداد صفر میگزاریم،رنگسوم ما قهوه ایست و یک صفر به عدد ما اضاف می شود،سپس رنگ آخر که درصد خطاست، اگر طلایی بود 5% و اگر نقره ای بود 10% عدد بدست آمده را با خود عدد جمع و تفریق میکنیم
105> R >95 100/5 +- (100)
پس این مقاومت بین 95 اهم و105 اهم مقاومت دارد حال مقاوت دیگری را امتحان میکنیم رنگ اول خاکستری معادل عدد 8 و رنگ دوم قرمز معادل عدد 2 و رنگ سوم قرمز ( چون طلایی یا نقره ای نیست پس به تعداد رقم صفرمیگزاریم ) پس 2 تا صفر سمت راست عدد82 میگزاریم رنگ چهارم طلایی که یعنی 5% خطا پس داریم 8610 =8200*100/5+8200 ___ 7790=8200 *100/5-8200 بنابراین مقاوت بین 8610 و 7790 میباشد.
نتیجه گیری : اگر نتایج بدست آمده از اندازه گیری به وسیله رنگ را با نتیجه بدست آمده از اندازه گیری به وسیله اهم متر را مقایسه کنیم می بینیم که درست میباشد رقم بدست آمده از اهم متر بین همان دو عدد بدست آمده از اندازه گیری رنگ در هر مقاومت است.
منابع ایجاد خطا : میزان دقت دستگاه اهم متر - تشخیص رنگهای روی مقاومت - خطا در محاسبه اعداد بدست آمده از رنگها – سمت خواندن رنگها را اشتباهاً انتخاب کردن.
مطلب بعدیییییییییی
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی قانون اهم
نظریه آزمایش : نسبت اختلاف پتانسیل دو سر یک رسانا به شدت جریان عبوری در دمای ثابت مقداری است ثابت که مقاومت یک رسانا خوانده می شود اگر V را اختلاف پتانسیل و I را شدت جریان عبوری بنامیم R مقاومت رسانا برابر است با R = V/ I
وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت – آمپرسنج – ولت سنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط – اهم متر
شرح آزمایش : چونکه توان جعبه مقاومت مورد نظر 2 وات میباشد برای آنکه مقاومتها نسوزد و آسیب نبیند از ولتاژهای صفر تا پانزده ولت استفاده میکنیم و مقاومتهای 40 تا 150 اهمی را در هر صورت باید دقت کرد ازولتاژها ومقاومتهایی استفاده کرد که به دستگاههای مورد استفاده آسیبی نرسد و در ابتدای آزمایش دقت و میزان توان هر یک از دستگاهها را مورد بررسی قرار میدهیم .
از جعبه مقاومت یک مقاومت 50 اهمی را انتخاب میکنیم به وسیله اهم متر از سالم بودن آن مطمئن می شویم سپس سیم رابطی را از سر مثبت منبع تغذیه ( DC ) به یک سر مقاومت اتصال میدهیم و از سر دیگر مقاومت سیمی را به سر مثبت آمپر سنج ( دقت داشته باشید چون که از آمپر پایین استفاده میشود پس سیم را به سر مثبتی از آمپر سنج که دقت 0.2 دارد وصل میکنیم که تا 0.6 میخواند) متصل میکنیم و از سر منفی آمپر سنج سیمی را به سر منفی منبع می بندیم حال سیمی را از سر مثبت مقاومت ( سری که به سر مثبت منبع تغذیه وصل است) به سر مثبت ولت سنج وصل میکنیم ( دقت مقاومت را یک درنظر میگیریم که تا 15 ولت میخواند ) حال از منبع تغذیه ولتاژ پایینی را در نظر میگیریم و آن را روشن میکنیم حال رقمهای ولت سنج و آمپر سنج را یادداشت میکنیم که I = 0.02 A , V = 1 v و مقاومت را برای این اندازه ها حساب می کنیم R = V /I، 1/0.02 =50 پس مقاومت برابر 50 اهم میباشد این عمل را برای 3 ولتاژ مختلف آزمایش میکنیم و نتیجه را در جدول مورد نظر یادداشت میکنیم سپس نمودار نتایج اندازه گیری را رسم میکنیم (بر حسب V , I ) شیب خط حاصل از اتصال نقاط همان مقاومت واقعی مقاومت مورد نظر میباشد حال با مقایسه مقاومت واقعی با مقاومت بدست آمده از هر یک از اندازه گیری ها خطای مطلق را در هر اندازه گیری بدست میآوریم در جدول می نویسیم حال با تقسیم خطای مطلق بر مقدار واقعی مقاومت ، خطای واقعی بدست می آید حال تمامی این عملیات را برای مقاومت دیگری در جعبه مقاومت بررسی میکنیم آن را R2 می نامیم و جدول و نمودار آن را رسم میکنیم
C |
B |
A |
شماره آزمایش |
5 |
3 |
1 |
V |
0.1 |
0.06 |
.02 |
I |
50 |
50 |
50 |
R=V/I |
مدار تجربی = 50 مقدار حقیقی = 50
100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا
0 = 100 * (50 / 50-50) =
نتیجه گیری : اگر مقاومت اندازه گیری شده با این آزمایش (مقدار واقعی = شیب خط ) را با مقاومت اندازه گیری شده توسط اهم متر مقایسه کنیم در می یایم که تفاوت ناچیزی دارد که قابل قبول است – برای تعیین مقاومت در یک مدار ولت سنج را به صورت موازی و آمپرسنج را به صورت متوالی با مقاومت متصل میکنیم حال با تقسیم ولت بر آمپر مقدار مقاومت بدست می آید
منابع ایجاد خطا : خطای مطلق بدست آمده و خطای واقعی اندازه گیری ها در جدول مشخص شده است – دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت مأثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی آمپرسنج و ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری دقیق مقاومت R دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود
مقاومتهای متوالی
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی روابط در بستن مقاومتها به صورت متوالی
نظریه آزمایش : در مقاومتهای متوالی مقاومت معادل برابر با جمع مقاومتها می باشد جمع ولتاژهای هر مقاومت برابر برابر است با ولتاژ معادل مقاومتها و همچنین جریان عبوری از مقاومتها با هم برابر است
R(eq) = R1 + R2 +…
I(eq) = I1 = I2 = …
V(eq) = V1 + V2 + …
و همچنین می توان مقاومت معادل را از تقسیم ولتاژ معادل بر آمپر معادل بدست آورد : R(eq) = V(eq) / I(eq)
وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت – آمپرسنج – ولت سنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط – اهم متر
شرح آزمایش : در ادامه آزمایش قبل ( قانون اهم) دو مقاومت برمیداریم و مقدار واقعی مقاومتهای آنها را (R1 , R2 ) بدست می آوردیم و آنها را به صورت متوالی پشت سر هم به وسیله سیمی ارتباط می دهیم ( سیمی را ازآخر مقاومت R1 به ورود R2 ارتباط می دهیم ) سپس سر مثبت ولت سنج را به اول ورودی R1وصل میکنیم و سر منفی ولت سنج را به خروجی R2 وصل میکنیم سپس سیمی را ازخروجی R2 به سر مثبت آمپرسنج و از سر منفی آمپرسنج سیمی را به سر منفی منبع تغذیه وصل می کنیم ولتاژی را از روی منبع انتخاب می کنیم کلید اتصال منبع رامیزنیم حال مقدار ولتاژو آمپر را میخوانیم در جدول یادداشت میکنیم این کار را برای 3 ولتاژ مختلف منبع امتحان میکنیم و نتایج را در جدول درج میکنیم سپس همانند آزمایش قبل خطای واقعی و خطای مطلق و مقاومت واقعی را بدست می آوریم در مورد این آزمایش داریم R(eq) = 112.5 Ω حال قانون مقاومت های متوالی را بررسی نتایج اندازه گیریها و همچنین نمودار مربوطه را رسم میکنیم
C |
B |
A |
شماره آزمایش |
5 |
3 |
1 |
V |
0.16 |
0.1 |
0.04 |
I |
31.25 |
30 |
25 |
R=V/I |
مقدار تجربی = 28.75 مقدار حقیقی = 30
100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا
4.1 % = 100 * (30 / 30-28.75) =
نتیجه گیری : جمع دو مقاومت متوالی مساوی مقاومت معادل می باشد و همچنین با تقسیم ولتاژمعادل بر آمپرگذرنده از آنها برابر مقاومت معادل میباشد : R(eq) = R1 + R2
R(eq) = V(eq) / I(eq)
منابع ایجاد خطا :– دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت مأثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغیی زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی آمپرسنج و ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری دقیق مقاومت R دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود
مطلب بعدیییییییی
مقاومتهای موازی
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی روابط در بستن مقاومتها به صورت موازی
نظریه آزمایش :
در مقاومتهای موازی مقاومت معادل برابر با 1/R(eq) = 1/R1 + 1/R2 + … . ولتاژهای دوسر هر مقاومت با هم برابر است V(eq) = V1 = V2 = …. جریان معادل برابر است با جمع جریانهای عبوری از هر یک از مقاومتها
I(eq) = I1 + I2 + …
و همچنین می توان مقاومت معادل را از تقسیم ولتاژ معادل بر آمپر معادل بدست آورد : R(eq) = V(eq) / I(eq)
وسایل مورد استفاده :
جعبه مقاومت – آمپرسنج – ولت سنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط – اهم متر
شرح آزمایش : در ابتدا سیمها را چک کرده و از سالم بودن آنها اطمینان پیدا می کنیم.در ادامه آزمایش قبل ( قانون اهم) بعد از آنکه مقدار واقعی مقاومتهای R1 , R2 را بدست آوردیم آنها را به صورت موازی به وسیله سیمی ارتباط می دهیم ( سیمی را ازسر مثبت منبع گرفته به ابتدای یکی ازمقاومت ها وصل کرده از همان جا سیمی را به ابتدای مقاومت دیگر وصل میکنیم از انتهای مقاومت R1 سیمی را به انتهای R2 میبریم و ازآنجا به سر مثبت آمپرسنج و از سر منفی آمپرسنج به منفی منبع تغذیه ) سپس سر مثبت ولت سنج را به اول ورودی R1وصل میکنیم و سر منفی ولت سنج را به خروجی R1 وصل میکنیم (میدانیم که ابتدای هر دو مقاومت به هم وصل است و انتهای آنها نیز به هم وصل است پس فرقی نمی کند که سیم به ابتدای کدام مقاومت وصل کنیم یا آنکه به انتهای کدامیک وصل شود چون که ولتاژ دو سر هر کدام با هم برابر است ) ولتاژی را از روی منبع انتخاب می کنیم کلید اتصال منبع رامیزنیم حال مقدار ولتاژ و آمپر را میخوانیم در جدول یادداشت میکنیم این کار را برای 3 ولتاژ مختلف منبع امتحان میکنیم و نتایج را در جدول درج میکنیم سپس همانند آزمایش قبل نمودار و خطای واقعی و خطای مطلق و مقاومت واقعی را بدست می آوریم در مورد این آزمایش داریم Ω 13.33 R(eq) = ç R(eq) = V(eq) / I (eq)حال قانون مقاومت های موازی را بررسی میکنیم 1/R(eq) = 1/R1 + 1/R2 ß 14.06 که نتیجه میتواند قابل قبول باشد نتایج اندازه گیریها و همچنین نمودار مربوطه را رسم میکنیم
C |
B |
A |
شماره آزمایش |
4.5 |
2.5 |
0.75 |
V |
0.32 |
0.16 |
0.06 |
I |
14.06 |
15.62 |
12.5 |
R=V/I |
مدار تجربی = 14.06 مقدار حقیقی = 13.33
100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا
5.48 % = 100 * (13.33 / 13.33-14.06) =
نتیجه گیری :
(مقاومت معادل حاصل از تقسیم ولتاژ معادل بر آمپر معادل تقریباً برابر است با مقاومت معادل بدست آمده از فرمول 1/R(eq) = 1/R1 + 1/R2 )
منابع ایجاد خطا : دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت موثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی آمپرسنج و ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری دقیق مقاومت R دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود.
مطلب بعدییییییی
اندازه گیری نیرو محرکه و مقاومت درونی باتری
موضوع آزمایش : تحقیق در اندازه گیری نیرو محرکه و مقاومت درونی دو سر باتری
نظریه آزمایش : مقدار مقاومت درونی دو سری باتری بزرگ باید از مقاومت درونی دو سر یاتری کوچک بزرگتر باشد .
وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت –آمپرسنج –ولت سنج – باتری – اهم متر - سیم
شرح آزمایش : ابتدا به کمک ولت سنج ولتاژ دو سر باطری ها را بدست می آوریم سپس مدار شماره 2 را می بندیم و ولتاژ جریان را هم بدست می آوریم بعد با استفاده از فرمول مقدار مقاومت درونی را محاسبه می کنیم.
جدول اندازه گیریها :
باتری |
V=4 |
£=1.6 |
I=0.2 |
دو سر مقاومت
V=1.2 |
V=£-Ir
r=(£-V) / I
1.6-1.2/.2 = 3.33 |
نتیجه گیری : مقدار مقاومت درونی باتری بزرگ بیشتر از مقاومت درونی باطری کوچک شده که قابل قبول ودرست است.
منابع ایجاد خطا : دقت ولت سنج و دقت آمپرسنج در بدست آوردن دقیق مقاومت موثر است – خواندن رقم آمپرسنج و ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد.
مطلب بعدییییییی
قانون گره حلقه (kvl)
موضوع آزمایش : تحقیق قانون حلقه مدار (kvl)
نظریه آزمایش : در مدارهای الکتریکی جمع جریانهای ورودی به گره صفر میباشد .v₁ + v₂ + v₃ = 0
وسایل مورد استفاده : جعبه مقاومت – آمپرسنج – منبع تغذیه برق – سیم رابط
شرح آزمایش : دو مقاومت را از جعبه مقاومت انتخاب میکنیم آن دو را به صورت سری به هم به وسیله سیم می بندیم و به منبع تغذیه وصل میکنیم سیمی را از خروجی مقاومت v₁ به سر مثبت آمپرسنج میبندیم و از سر منفی آمپرسنج به سر خروجی مقاومت R2 می بندیم از آنجا هم سیمی را به منفی منبع وصل میکنیم)ولتاژ عبوری v₁ را پس از عبوردادن ولتاژ از مدار به وسیله ولت سنج میخوانیم آنراv1 مینامیم( v₁ =0.5) و همین کار را برای مقاومت v₂ انجام میدهیم ولتاژ آن را v₂ مینامیم(v₂ =0.5) حال برای تعیین ولتاژ از منبع که همان ولتاژ کل که جمع 2 ولتاژقبلی است (V=0.5 + 0.5 = 1)
الف) قانون حلقه:
R1= 20 I1 = 0.08 I = I1 + I2 I = 0.08 + 0.12 = 0.16 A
R2= 40 I2 = 0.12
ب) قانون گره:
V1 = 0.5 V = V1 + V2 =1v
V2 = 0.5
نتیجه گیری :
جمع ولتاژهای ورودی به یک گره برابر صفر است (محل اتصال چند شاخه ازعناصر مداریا محل الصاق چند جریان گره مینامند )
یک شاخه دارای R₁ شاخه ای دیگر دارای R₂ و شاخه اصلی که منبع را در بر میگیرد هر یک از شاخه ها جریان خود را دارد. با داشتن دو جریان می توان جریان سوم را بدست آورد ( در مورد این آزمایش )
منابع ایجاد خطا :
دقت ولت سنج در بدست آوردن دقیق ولتاژمأثر است – خواندن رقم ولت سنج به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی ولت سنج و سیم های رابط در اندازه گیری ولتاژ دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود
مطلب بعدیییییییی
پل وتستون
موضوع آزمایش : تحقیق قانون تعادل در مدار پل وتستون
نظریه آزمایش : مقدار ولتاژ دو شاخه AMB و ANB یکسان است و Vm = Vn و R1R3 = R2R4 میباشد
وسایل مورد استفاده : جعبه مدار پل وتستون – گالوانومتر – رئوستات – منبع انرژی الکتریکی – اهم متر – جعبه مقاومت- سیم
شرح آزمایش : در پل وتستون برای آنکه تعادل در مدار برقرار شود باید جریانی از گالوانومتر عبور نکند و گالوانومتر صفر نشان دهد ابتدا مقدار مقاومتهای R1 و R2 را به وسیله اهم متر تعیین میکنیم ( R1= 5.53K Ω , R2 = 5.52K Ω )سیمی را از نقطه بالایی تلاقی مقاومت R1 (خروجی R1نقطه m) به مثبت گالوانومتر و از نقطه تلاقی پایینی (خروجی R2 نقطه N) به منفی گالوانومتر وصل میکنیم ( همان طور که در شکل میبینیم )و سیمی را از خروجی R1 نقطه تلاقی بالایی به ورودی رئوستات و از خروجی رئوستات به نقطه B جعبه پل وتستون وصل میکنیم – مقاومتی کوچک را از جعبه مقاومت انتخاب میکنیماز نقطه تلاقی پایینی ( خروجی R2 نقطه N ) به مقاومت منتخب در جعبه مقاومت و از خروجی آن مقاومت به نقطه B وارد می شود با اهم متر آن مقاومت را اندازه میگیریم ( R3 = 10 Ω)منبع انرژی را به جعبه پل وتستون وصل میکنیم رئوستات را آنقدر تغیر میدهیم تا مقدار گالوانومتر صفر شود حال مقدار مقاومت رئوستات را با مولتی متر اندازه می گیریم که برابر ( R4 = 9.98Ω)است
جدول اندازه گیریها :
R₄= R2* R₃/ R1 |
R3 |
R₂ |
R₁ |
مقاومت ها |
9.98KΩ |
10 |
5.52KΩ |
5.53KΩ |
مقدار آنها |
مقدار تجربی = 9.98 مقدار حقیقی = 8.4
100*(مقدار حقیقی/ مقدار حقیقی – مقدار تجربی) = درصد خطا
= (|8.4 – 9.98|/ 9.98) * 100 = 14.89 %
نتیجه گیری :
مقدار R4 طبق فرمول R₄= R₁* R₃/ R₂ برابر9.98 میباشد که این مقدار برابر همان اندازه ای است که رئوستات نشان میدهد
منابع ایجاد خطا :
دقت گالوانومتر در بدست آوردن دقیق رسانایی مأثر است – خواندن رقم گالوانومتر به وسیله شخص می تواند با تغییر زاویه دید متفاوت باشد همچنین مقاومت های درونی سیم های رابط در اندازه گیری ولتاژ دخالت دارد که در نظر گرفته نمی شود و همچنین گرم شدن مقاومت باعث تغییر نامحسوس در نتایج می شود
مطلب بعدیییییییی
شارژ خازن
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه عملکرد شارژ خازن و بدست آوردن C مقدار ثابت خازن ها
نظریه آزمایش : با اتصال سری یک منبع انرژی و مقاومت و و خازن میتوان خازنی را شارژ کرد خازن تا رسیدن به اختلاف پتانسیل دو سر منبع همچنان به تدریج پر از بار الکتریکی میشود طبق فرمول Q = CV مقدار بار ذخیره شده را داریم
با پرشدن خازن V به مقدار ε میرسد حال به وسیله فرمول ln( ε – V ) = ln ε – t/Rc مقدار c را تعیین میکنیم معادله فوق دارای جوابی به صورت y = A –Bx میباشد که B = 1/Rc است و y = ln(ε + V) میتوان نمودار اندازه گیریها را رسم کرد و شیب خط بدست آمده را در فرمول بالا قرار داد تا برای هر اندازه گیری مقدار c را تعیین کرد و در آخر مقدار واقعی c را از فرمول تعیین میکنیم
وسایل مورد استفاده : منبع انرژی – سیم – خازن – مقاومت – تایمر – مولتی متر
شرح آزمایش : مدار را متصل میکنیم باید دقت کرد که پایه مثبت خازن به طرف مثبت منبع و پایه منفی آن به سر منفی منبع متصل باشد ( در کنار یکی از پایه های خازن یک شیاروجود دارد که علامت منفی در آن دیده میشود این پایه پایه منفی میباشد و پایه دیگر مثبت است ) باید دقت شود که وارونه بسته نشود چونکه باعث سوختگی خازن میشود مولتی متررا در حالت ولت سنج قرار داده و به صورت موازی به خازن متصل میکنیم ( سر مثبت مولتی متر به سر مثبت خازن و سر منفی آن به سر منفی خازن ) تایمر را آماده می کنیم ازصفر بودن ولتاژ دو سر خازن مطمئن می شویم اگر خازن ولتاژی رانشان داد به وسیله سیمی که دو سر آن را به هم وصل میکند خازن را خالی از بارالکتریکی میکنیم تا ولتاژ خازن صفر شود حال منبع را به مدار اضافه میکنیم به محض وارد شدن منبع به مدار زمان را با تایمر میگیریم و هر از 5 ثانیه مقدار ولتاژ مولتی متر را میخوانیم و یادداشت میکنیم مقادیر را در جدول یادداشت میکنیم ولتاژ را تا 60 ثانبه به فاصله 10 ثاینه میخوانیم از نتایج بدست آمده نمودار آن را رسم میکنیم به طوری که محور X ها را زمان یا t قرار میدهیم و محور y ها را Ln(ε-V) قرار میدهیم دقت داشته باشید که مقدار ε را آخرین مقدار ولتاژ خازن که در ثانیه 60 بدست آمد قرار میدهیم شیب خط را برابر 1/(R*C) قرار داده و مقدار C را بدست می آوریم که در این آزمایش برابر ç R = 100k Ω و شیب برابر 100 و طبق فرمول داریم C = (1 / 51.2 *100 )
حال برای هر یک از اندازه گیریها مقدار C را با فرمول ln( ε – V ) = ln ε – t/Rc محاسبه کرده در جدول یادداشت میکنیم .
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
ε |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
t |
5.35 |
5.16 |
4.88 |
4.46 |
3.845 |
2.56 |
V |
0.65 |
0.84 |
1.12 |
1.54 |
2.15 |
3.44 |
ε -V |
0.187 |
0.075 |
0.049 |
0.187 |
0.33 |
0.536 |
log(ε -V) |
نتیجه گیری : مقدارC خازن انتخاب شده برابر 330 میکرو فاراد بوده ( رقمی که بر روی خود خازن نوشته شده ) و مقداری که از آزمایش بدست آمده است میکروفاراد می باشد که با توجه به خطاها میتواند قابل قبول باشد . هر چه زمان میگذرد مقدار بار الکتریکی ذخیره شده روی خازن بیشتر می شود و اختلاف پتانسیل دو سر خازن ( ولتاژ ) بیشتر می شود تا اینکه به ولتاژ تولیدی منبح نیروی محرکه نزدیک میشود
منابع ایجاد خطا : مولتی متر که تا دو رقم اعشار ولتاژ را نشان می داد و دقت آن همچنین مقاومت درونی سیم های ارتباطی که محاسبه نمیشود خواندن به طور دقیق مقدار ولتاژ هر از 5 ثانیه مقدور نمیباشد . در اوایل برقراری مدار خازن با تندی بیشتری نسبت به ثانیه های آخر پر میشود و این باعث میشود شیب خط دقیقی نداشته باشیم
خازن های موازی
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه عملکرد خازنها در به هم بستن آنها به صورت موازی و تعیین مقدار C معادل آنها
نظریه آزمایش : وقتی خازنها به صورت موازی بسته میشوند مقدار C معادل آنها برابر Ceq = C1 + C2 + …
وسایل مورد استفاده : خازن – مقاومت – منبع انرژی – مولتی متر – سیم ارتباطی - ساعت
شرح آزمایش : در ادامه آزمایش قبل بعد از آنکه مقادیر دو خازن را بدست آوردیم آن دو خازن را به صورت موازی متصل میکنیم باید در به هم بستن موازی خازن ها دقت شود که پایه مثبت خازن یک و پایه مثبت خازن 2 به همراه مقاومت به خروجی مثبت منبع وصل میشود و همینطور پایه منفی را متصل میکنیم حال سر مثبت مولتی متر را به پایه مثبت خازن ها سر منفی اش را به منفی خازن ها متصل میکنیم حال همانند آزمایش قبل ابتدا آنها را شارژ و سپس در زمان t = 0 شروع به دشارژ خازن ها میکنیم ( کلید را قطع میکنیم یا منبع را از مدار خارج میکنیم )جدول اندازه گیریهای مربوطه را یادداشت میکنیم این کار را برای 60 ثانیه اعمال میکنیم ( اعمالی را که برای آزمایش شارژ خازن در قبل انجام شد برای این آزمایش هم انجام میدهیم )
نمودار مختصات ومعادله خط حاصل از نتایج آزمایش را همانند آزمایش قبل رسم میکینم طبق آزمایش قبل داریم C1 =100 µF و µF 300 C2 = و همچنین از معادله خط داریم شیب خط = 0.0042
و از این شیب خط داریم =430 Ceq
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
ε |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
t |
5.45 |
5.24 |
4.96 |
4.52 |
3.84 |
2.68 |
V |
0.55 |
0.76 |
1.04 |
1.48 |
2.15 |
3.31 |
ε -V |
0.259- |
0.119- |
0.017 |
0.17 |
0.333 |
0.519 |
log(ε -V) |
نتیجه گیری : Cمعادل خازن ها را که در آزمایش بدست آمده با C معادل حاصل از فرمول Ceq = C1 + C2 مقایسه میکنیم C حاصل از شیب خط برابر 352 µF و C حاصل از فرمول برابر 362 µF میباشد که با توجه به خطاهای موجود تساوی این دو نتیجه قابل قبول است. هر چه از زمان میگذرد به تدریج انرزی ذخیره شده در خازنها تخلیه میشود این انرژی در مقاومت مصرف میشود
منابع ایجاد خطا : مقداری که مولتی متر نشان میدهد با دقت صدم می باشد همچنین خواندن به طور دقیق ولتاژ مولتی متر مقدور نمی باشد و چون مقدار در حال تغییر است شخص نمیتواند دقیقاً مقدار را بخواند . مقدار مقاومت سیم های ارتباطی و مقاومت درونی مولتی متر در نظر گرفته نمی شود نوع اتصالات مطلوب نمیباشد .
دشارژ خازن
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه دشارژ خازنها ( خالی کردن خازن از بار الکتریکی )و تعیین مقدار C
نظریه آزمایش : هنگامی که خازنی دارای بار الکتریکی با یک مقاومت به طور موازی بسته شوند بار الکتریکی به صورت گرما در مقاومت تخلیه میشود تا بار الکتریکی در خازن صفر شود . هنگامی که یک منبع انرژی با خازن و مقاومتی موازی بسته شود ولتاژ دوسرخازن خیلی سریع با ولتاژ منبع برابر میشود یعنی از بار الکتریکی خازن پر میشود و اختلاف پتانسیل آن با نیروی محرکه منبع یکی میشود وقتی که در این حالت منبع را از مدار خارج کنیم خازن به طور تدریجی از بار تخلیه میشود و این انرژی به صورت گرما در مقاومت تخلیه میشود و طبق فرمول داریم Ln V = Ln ε – t /(R*C)
وسایل مورد استفاده : خازن – مقاومت – منبع انرژی – مولتی متر – سیم ارتباطی - ساعت
شرح آزمایش : مداری را شبیه مدار روبرو طبق قواعد آزمایشهای قبل متصل میکنیم به طوری که منبع و مقاومت و خازن به صورت موازی به هم متصل باشند( خازن C = 100 µF و R =920 kΩ ) وقتی جریان در مدار برقرار شد خازن خیلی سریع پر میشود و ولتاژ مولتی متر پس از افزایش سریعی ثابت میشود حال با خارج کردن منبع از مدار بار الکتریکی ذخیره شده در خازن به تدریج به صورت گرما در مقاومت خالی می شود ولتاژ مولتی متر هنگامی که ثابت شد در جدول در زمان t = 0 یادداشت کرده وبه محض آنکه منبع را از مدار خارج میکنیم زمان را میگیریم و هر از 10 ثانیه به مولتی متر نگاه میکنیم و مقدار ولتاژ آنرا در جدول یادداشت میکنیم این کار را تا 60 ثانیه ادامه میدهیم اگر در اواخر زمان مشاهده شد که ولتاژ دیگر کمتر نمیشود یا هر از 20 یا 30 ثانیه تغییر نکرد دیگر به خواندن ادامه نمیدهیم حال نمودار نتایج را ترسیم میکنیم ( محور x ها t قرار میدهیم و محور y ها را ln V قرار میدهیم ) شیب خط بدست آمده از معادله خط را برابر 1 / (R*C) قرار میدهیم تا مقدار واقعی C بدست آید ( شیب خط 1.27= ) پس مقدار C = 105.5 µF میباشد حال طبق فرمول Ln V = Ln ε – t /(R*C) مقدار C را برای هر یک از نتایج محاسبه کرده و مقدار خطا ها نسبت به مقدار واقعی محاسبه میکنیم ( مقدار ε برابر با اولین مقدار ولتاژ در زمان t=0 در نظر میگیریم ( = 3.90ε ) این اعمال را برای یک خازن دیگر انجام میدهیم مقادیر نتایج آزمایشها را برای دو آزمایش بعدی نگه میداریم )خازن دوم : C = 47 µF نوشته شده روی خازن - C = 47 µF طبق آزمایش انجام شده – ( شیب خط 0.00243 می باشد )
نتیجه گیری : C بدست آمده از آزمایش با توجه به خطاها تقریباً برابر با مقدار نوشته شده روی خازن میباشد . هر چه از زمان میگذرد به تدریج انرزی ذخیره شده در خازن تخلیه میشود این انرژی در مقاومت مصرف میشود
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
t |
0.52 |
0.93 |
1.4 |
2.4 |
4.06 |
V |
|
|
|
|
|
ε |
-0.28 |
-0.03 |
0.14 |
0.38 |
0.6 |
logV |
منابع ایجاد خطا : مقداری که مولتی متر نشان میدهد با دقت صدم می باشد همچنین خواندن به طور دقیق ولتاژ مولتی متر مقدور نمی باشد و چون مقدار در حال تغییر است شخص نمیتواند دقیقاً مقدار را بخواند . مقدار مقاومت سیم های ارتباطی و مقاومت درونی مولتی متر در نظر گرفته نمی شود
خازن های متوالی
موضوع آزمایش : تحقیق و بررسی نحوه عملکرد خازنها در به هم بستن آنها به صورت موازی و تعیین مقدار C معادل آنها
نظریه آزمایش : وقتی خازنها به صورت موازی بسته میشوند مقدار C معادل آنها برابر Ceq = 1/c1+1/c2+…
وسایل مورد استفاده : خازن – مقاومت – منبع انرژی – مولتی متر – سیم ارتباطی - ساعت
شرح آزمایش : در ادامه آزمایش قبل بعد از آنکه مقادیر دو خازن را بدست آوردیم آن دو خازن را به صورت متوالی متصل میکنیم باید در به هم بستن موازی خازن ها دقت شود که پایه مثبت خازن یک و پایه منفی خازن 2 به همراه مقاومت به خروجی مثبت منبع وصل میشود و همینطور پایه منفی را متصل میکنیم حال سر مثبت مولتی متر را به پایه مثبت خازن ها سر منفییش را به منفی خازن ها متصل میکنیم حال همانند آزمایش قبل ابتدا آنها را شارژ و سپس در زمان t = 0 شروع به دشارژ خازن ها میکنیم ( کلید را قطع میکنیم یا منبع را از مدار خارج میکنیم )جدول اندازه گیریهای مربوطه را یادداشت میکنیم این کار را برای 150 ثانیه اعمال میکنیم ( اعمالی را که برای آزمایش دشارژخازن در قبل انجام شد برای این آزمایش هم انجام میدهیم )
نمودار مختصات ومعادله خط حاصل از نتایج آزمایش را همانند آزمایش قبل رسم میکینم. طبق آزمایش قبل داریم C1 = 100µF
و C2 = 47 µF و همچنین از معادله خط داریم شیب خط = 0.0041
و از این شیب خط داریم ç Ceq = 185.18 µF
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
t |
2.8 |
3.87 |
4.45 |
5.2 |
6.03 |
6.99 |
|
V |
1.029619 |
1.353255 |
1.492904 |
1.648659 |
1.796747 |
1.944 |
|
Log v |
140 |
130 |
120 |
110 |
100 |
90 |
80 |
t |
|
1.15 |
|
|
|
2.1 |
|
V |
-0.0100 |
0.13976 |
0.2851 |
0.4382 |
0.5877 |
0.741937 |
|
Log v |
نتیجه گیری : Cمعادل خازن ها را که در آزمایش بدست آمده با C معادل حاصل از فرمول Ceq = C1 + C2 مقایسه میکنیم
C حاصل از شیب خط برابر 352 µF و C حاصل از فرمول برابر 362 µF میباشد که با توجه به خطاهای موجود تساوی این دو نتیجه قابل قبول است
هر چه از زمان میگذرد به تدریج انرزی ذخیره شده در خازنها تخلیه میشود این انرژی در مقاومت مصرف میشود
منابع ایجاد خطا : مقداری که مولتی متر نشان میدهد با دقت صدم می باشد همچنین خواندن به طور دقیق ولتاژ مولتی متر مقدور نمی باشد و چون مقدار در حال تغییر است شخص نمیتواند دقیقاً مقدار را بخواند . مقدار مقاومت سیم های ارتباطی و مقاومت درونی مولتی متر در نظر گرفته نمی شود نوع اتصالات مطلوب نمیباشد
مطلب بعدیییییی
گزارشکار فیزیک 2
آشنایی با وسایل اندازه گیری
آمپرسنج(آمپرمتر):
برای اندازه گیری شدت جریان گذرنده از مداراز این دستگاه استفاده می شود که بصورت سری در مدار قرار می گیرد آمپرسنج ایده ال دارای مقاومت صفر است.در هنگام وجود آمپرسنج مقدار جریان جدید به وجود آمده از جریان اولیه کمتر است که دلیل آن وجود مقاومت در دو سر آمپرسنج می باشد.اگر در هنگام بستن مدار جای دو سر سیم اتصالی به آمپرسنج را اشتباهی بزنین عقربه آمپرسنج به سمت منفی می رود.
ولت سنج (ولت متر):
برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از این دستگاه استفاده می شود که به صورت موازی در مدار قرار می گیرد.هنگامی که مقاومت به صورت موازی بسته شد مقاومت موجود که در نتیجه وجود ولت متر بوجود می آید کمتر از مقاومت در حالت ابتدایی است. برای مقاومت های بزرگ مقاومت ولت متر تاثیر گذار نخواهد بود.ولت سنج ایده ال دارای مقاومت بی نهایت است.
گانوانومتر:
برای اندازه گیری شدت جریان های خیلی کوچک استفاده می شود.
اهم متر:
وسیله ای است برای اندازه گیری مقاومت بین دو سر سیم .وهرگز با اهم متر مقاومت قطعه ای که از آن جریان می گذرد را اندازه گیری نمی کنیم.
مطلب بعدییییییییییییی
موضوع آزمایش :
پل تار
هدف از انجام آزمایش :
یافتن مقاومت مجهول توسط روشی به نام پل تار
وسایل مورد نیاز :
دستگاه چند منظوره ، گالوانو متر ، سیم های رابط ، یک مقاومت معلوم و یک مقاومت مجهول ، صفحه مقاومت تار ( که دارای سیم با تنظیم کننده طول می باشد.)
شرح آزمایش:
در حقیقت پل تار همان پل وتسون است که در آن قطعه های L1 و L2 سیم جای دو مقاومت به کار رفته است.یا به عبارت دیگر در پل تار ، به جای استفاده از مقاومت های R1 و R2 ، از یک سیم به طول L استفاده کرده ایم که به جای نسبت R2/R1 می توان از نسبت طول آنها یعنی L2/L1 استفاده کرد . در واقع سیم L به دو قسمت تقسیم شده است که مقاومت هر تکه از سیم از رابطه زیر بدست می آید:
R = ρ * ( L / A )
که در آن ρ ثابت ویژه مقاومت، L طول سیم و A نیز سطح مقطع سیم می باشد. بنا بر این وقتی نسبت اندازه مقاومت این دو تکه سیم را می نویسیم، این نسبت به نسبت طول دو سیم تبدیل می شود :
R1 & L1 R1 = ρ ( L1 / A )è
R2 & R2 = ρ ( L2 / AèL2 )
i3 R3 = i4 R4èi1 R1 = i2 R2
i1 R1 / i3 R3 = i2 R2 / i4 R4 R1 / R3 = R2 / R4è
R1 = (R3 / R4) * R2èR4 R1 = R3 R2
R1 = ( ρ ( L2 / A R1 = ( L2 / L1 ) * R2è) ) / ( ρ ( L1 / A ) ) * R2
مدار پل تار را با رشته سیمی که روی میز قرار دارد و یک مقاومت معلوم و یک مقاومت مجهول ، مطابق شکل به هم وصل می کنیم با تغییر قسمت لغزنده روی تار ، کاری می کنیم تا میزان جریان عبوری از گالوانومتر برابر صفر شود . حال طول قسمتهای L1 و L2 را به دست می آوریم و سپس با داشتن مقاومت معلوم از رابطه بالا مقدار مقاومت مجهول را به دست می آوریم .
برای مقاو مت معلوم :
R2 = 200 ΩèV2 = 8 v , i2 = 0.04 A
برای مقاومت مجهول از فرمول بالا داریم :
( با توجه به داشتن L1 = 20 cm و L2 = 10 cm )
R1 = ( 20 / 10 ) * 200 = 400 ΩèR1 = ( L1 / L2 ) R2
برای مقایسه مقاومت مجهول را نیز تعیین مقدار می کنیم که:
R1 = 400 Ω V1 = 8 v , i1 = 0.02è A
نتیجه گیری:
نتیجه می گیریم که د روش پل تار با داشتن یک مقاومت معلوم و سیمهایی با طول های مشخص میزان مقاومت یک مقاومت مجهول را بدست آورد
مطلب بعدییییییییییییی
موضوع آزمایش :
پل وتسون
هدف از انجام آزمایش :
پیدا کردن مقدار یک مقاومت مجهول ، توسط روشی به نام پل وتسون.
وسايل آزمايش :
گالوانو متر – دستگاه چند منظوره – سيم هاي رابط – چند عدد مقاومت و مقاومت متغير
تئوري آزمايش :
پل وتستون طرحي است كه براي اولين بار توسط فيزيكدان انگليسي چارلز وتستون پيشنهاد شده است و براي تعيين مقدار مقاومت هاي مجهول به كار برده مي شود . مطابق شكل زير دو مقاومت R1 و R2 و يك مقاومت متغير معلوم و مقاومت مجهول به هم مربوط اند .
اين چهار مقاومت دو به دو به طور متوالي به يكديگر متصل شده اند . سپس دو مجموعه به طور موازي بين دو نقطه A و B با يك كليد به طور متوالي به هم وصل اند . بين C و D گالوانو متري بسته شده است كه عبور جريان را نشان مي دهد . به مدار فوق پل مي گويند زيرا گالوانو متر به صورت پل به طور موازي بين دو شاخه CBD و CAD قرار گرفته اند .
مقدار مقاومت متغير را آنقدر تغيير داده تا گالوانو متر عدد صفر را نشان دهد . بنا بر اين بين دو نقطه C و D اختلاف پتانسيلي وجود ندارد مي توان نوشت :
R1 I1 = R2è V(AC) = V(AD) I2 (1)
و داریم:
R’ I1 = Rx I2 èV(CB) = V(DB) (2)
از تقسيم دو رابطه بالا به يكديگر داريم :
(R1 I1) /è(1) / (2) R1/R’ = R2/Rxè(R’ I1) = (R2 I2) / (Rx I2)
Rx = (R’ R2) / R1
شرح آزمايش :
ابتدا مدار را مي بنديم و مدار بسته شده را به دستگاه چند منظوره متصل مي كنيم.
گالوانو متر را آنقدر تغيير ميدهيم تا جريان در آمپر متر صفر شود و سپس مقاومت متغير را اندازه گيري مي كنيم و با توجه به اينكه مقادير R1 و R2 معلوم هستند از رابطه Rx = (R’ R2) / R1 مقدار مقاومت مجهول را به دست مي آوريم .
نکته: هر سه مقاومت معلوم استفاده شده در این آزمایش ، دارای مقاومت یکسان می باشند.
R = 180 ΩèV = 1.8 v , I = 0.01 A
Rx (Ω) R’ (Ω) R2 (Ω) R1(Ω)
180 180 180 180