1. Instrumentjämförelse Laboration 1: Likström Syfte och metod Vi undersöker hur ett instruments inre resistans påverkar mätresultatet. Vi mäter spänningar med olika instrument och inställningar, och undersöker om vi kan korrigera för instrumentens inverkan. Två radiomotstånd 100 k Krokodilklämmor Digital Multimeter Analog multimeter a) Mät radiomotståndens resistans, eftersom motstånden kan avvika från märkvärdet. De kan dessutom råka ligga i fel låda. b) Koppla motstånden i serie och anslut till spänningsaggregatet enligt figuren nedan. Ställ in spänningen U in 20 V.Beräknadeförväntadespänningarna över motstånden. Mät sedan spänningen över motståndet R 2 :förstmed,sedan med den analoga multimetern vid 3 olika mätområden. Notera den avlästa spänningen U V på nästa sida. Notera också instrumentens inre resistans R V. Analogt: se botten på instrumentet. Digitalt: se manual. 2
Mätare/mätområde Uppmätt spänning U V Inre resistans R V Analog, mätområde 1 Analog, mätområde 2 Analog, mätområde 3 Vid vilket R V skiljer sig U V mest från det förväntade? Beskriv med ord sambandet mellan U V och R V. att förklara hur sambandet uppstår. Mät sedan upp U in med båda instrumenten. Skiljer de sig också åt? Varför, tro? c) Anta att vi bara har en analog multimeter. Vi vill ta reda på spänningen U 2 över R 2 genom att mäta U V. Man kan visa att U 2 beräknas med (nyttig övning att visa hemma): R 1 R 2 U 2 = U V 1+ R V (R 1 + R 2 ) Beräkna den korrigerade U 2 för de analoga fallen ovan. bättre? Blev det Betrakta uttrycket och besvara: räcker det att känna R 2 (resistansen på motståndet där man vill veta spänningen) och R V (instrumentets resistans) och den uppmätta spänningen U V för att då den korrekta U 2? 3
2. Bygga voltmeter och amperemeter Visarinstrument 0.1 ma Dekadresistor, upp till minst 10 k Radiomotstånd, minst 5 k a) Voltmeter Uppgiften går ut på att bygga en voltmeter med mätområdet 0-3 V med hjälp av ett visarinstrument med maxutslag 0.1 ma. Detta utslag ska motsvara spänningen 3 V. Det uppnås genom att seriekoppla en dekadresistor med visarinstrumentet i kretsen nedan. Där ställer du in lämplig resistans R S så att I A =0.1mAnärU in =3V.Din mätare är komponenterna inuti det streckade området. Mät R A med. Beräkna sedan det R S som gör att maximalt visarutslag motsvarar 3V,ochredovisakopplingsschemaochberäkningar. Ställ sedan in detta R S på dekadresistorn och kontrollmät med att maximalt visarutslag motsvarar 3 V. 4
b) Amperemeter Uppgiften går ut på att bygga en amperemeter med mätområdet 0-5 ma. Det uppnås genom att parallellkoppla en dekadresistor med visarinstrumentet. Där ställer du in lämplig resistans R P. Använd värdet på R A från uppgift a), och beräkna det R P som gör att maximalt mätarutslag motsvarar strömmen 5 ma genom kopplingen. Koppla upp och ställ in detta R P. När din amperemeter ska testas, kan spänningsaggregatet orsaka för hög ström genom den låga resistansen R A. Därför behövs ett yttre motstånd R Y iseriesomströmbegränsare(förkopplingsmotstånd). Välj ett lämpligt motstånd (minst 5 k ), och redovisa din koppling och beräkningar. Kontrollmät med att maximalt visarutslag motsvarar strömmen 5 ma genom kopplingen. Diskutera: en bra amperemeter påverkar den ström som skall mätas väldigt litet. Gäller det för denna mätare? 5
3. Resistiviteten hos koppar Kopparspole där alla mått är lätta att ta reda på. Tabellsamling (tex. TEFYMA) Bestäm resistansen R hos kopparspolen, och beräkna resistiviteten hos koppar. Jämför med tabellvärdet. 4. Mätning av potential 6stlikadanaradiomotstånd Krokodilklämmor Koppla upp kretsen nedan. Jorda spänningskällans pluspol A. Det innebär att A får potentialen 0 V och att B får potentialen -10 V. Beräkna potentialerna V C och V D ipunkternaicochd. Beräkna spänningen V CD mellan punkterna i C och D. Kontrollmät med multimetern. 6