Voltampérová charakteristika spotřebičů

Úkol: Proměřte voltampérovou charakteristiku žárovky, rezistoru a diody. Vytvořte příslušné grafy a zjistěte, o jakou matematickou závislost se jedná. Určete odpor rezistoru.

Vybavení: stabilizovaný zdroj napětí 6 V DC, ampérmetr, voltmetr, signální žárovka 6 V, rezistor 56 Ω, zelená LED 10 mA, ochranný rezistor 330 Ω, potenciometr 100 Ω, vodiče

Postup měření:

1. Zapojte obvod se žárovkou podle schématu. Pomocí potenciometru postupně zvyšujte napětí přiváděné na žárovku a měřte toto napětí a odpovídající proud. Měli byste získat přibližně 10 dvojic hodnot U a I rovnoměrně rozložených v intervalu napětí. Hodnoty zapisujte do tabulky.

   

2. Žárovku v obvodu nahraďte rezistorem 56 Ω a měření opakujte.

3. Zapojte obvod se světelnou diodou v propustném směru a ochranným rezistorem 330 Ω. Záporná elektroda diody (katoda, v obrázku označena písmenem K) je na součástce vyznačena seříznutím podstavy kloboučku. Interval napětí, ve kterém dioda vede proud a svítí, proměřte pečlivěji (alespoň 10 hodnot).

   

Zpracování:

1. Pro každou součástku sestrojte na počítači graf závislosti proudu na napětí, tj. I = f(U).
2. Experimentálními body proložte křivku (vyberte nejvhodnější matematický model) a zobrazte rovnici této regresní křivky. Pro které součástky platí Ohmův zákon?
3. Z grafu určete odpor rezistoru a porovnejte jej s hodnotou uvedenou na součástce.
4. Platnost Ohmova zákona můžete ověřit též výpočtem podílu U/I v tabulce.
5. Vysvětlete, proč nemá žárovka lineární charakteristiku.
6. (Bonusová úloha) Ve kterém intervalu napětí splňuje žárovka třípětinový zákon I = konst · U^3/5?

Poznámky pro učitele

Pokud nemáte stabilizovaný zdroj, je možné použít akumulátor 6 V nebo plochou baterii s odpovídající žárovkou. V tomto případě doporučujeme zapojit sériově ke zdroji tlačítko a do obvodu kvůli vybíjení baterie pouštět proud jen během odečítání hodnot z měřidel.

Proud tekoucí diodou nesmí překročit hodnotu udávanou výrobcem (u běžných diod 10 mA). Při použití jiného zdroje nebo diody je třeba použít jiný ochranný rezistor.