„1. Mérés: Egyenáramú mérések, multiméter használata” változatai közötti eltérés
a |
a |
||
| 134. sor: | 134. sor: | ||
{| | {| | ||
| − | | '''2. Feladat''' A 4,7 $\Omega$-os ellenállásokat mérjük meg négypont módszerrel is. A mérésekhez használjuk a myDAQ 5 V-os kimenetét, az áramot mérjük a kézi multiméterrel, az ellenálláson eső feszültséget pedig a myDAQ multiméterével. Használjunk áramgenerátoros meghajtást ($R_S$ >= 100 $\Omega$)! Próbáljuk ki az ábrákon bemutatott mindkét kapcsolást! | + | | '''2. Feladat''' A 4,7 $\Omega$-os ellenállásokat mérjük meg négypont módszerrel is. A mérésekhez használjuk a myDAQ 5 V-os kimenetét, az áramot mérjük a kézi multiméterrel, az ellenálláson eső feszültséget pedig a myDAQ multiméterével. Használjunk áramgenerátoros meghajtást ($R_S$ >= 100 $\Omega$)! Próbáljuk ki az ábrákon bemutatott mindkét kapcsolást, indokoljuk meg a megfigyelt különbséget! |
| − | A műszerek beállításait, a hibaforrásokat, és a | + | A műszerek beállításait, a hibaforrásokat, és a sönt ellenállás értékét jegyezzük fel. A mért ellenállás értéket adjuk meg táblázatban, számoljuk ki az átlagukat és a szórásukat. Tapasztalunk-e bármilyen eltérést az előző feladathoz képest. Mi lehet az oka? |
| [[File:4pontkapcsolas1.png|280px|thumb|right]] | | [[File:4pontkapcsolas1.png|280px|thumb|right]] | ||
| [[File:4pontkapcsolas2.png|400px|thumb|right]] | | [[File:4pontkapcsolas2.png|400px|thumb|right]] | ||
| 141. sor: | 141. sor: | ||
| − | '''3. Feladat''' Az előző feladatban | + | '''3. Feladat''' Az előző feladatban leírt 4-pontos mérést ismételjük meg az ismeretlen fémszálon, majd számítsuk ki annak fajlagos ellenállását. Elemezzük a különböző hibákat, azok terjedését. A mért fajlagos ellenállás hogyan viszonyul ismert vezetőanyagok, pl. réz, arany, fajlagos ellenállásához? Mi lehet a vezeték anyaga és vajon mire használható ez a drót? |
</wlatex> | </wlatex> | ||
A lap 2021. december 3., 14:42-kori változata
Tartalomjegyzék[elrejtés] |
Elméleti összefoglaló
Ideális feszültség- és áramgenerátor
| Az ideális feszültséggenerátor egy olyan ideális feszültségforrás, amelynek kapcsain állandó feszültség mérhető függetlenül a terhelő áramkörben folyó áramtól. Ilyen eszköz a valóságban nem létezhet, hiszen az áramot minden határon túl növelve tetszőlegesen nagy teljesítményt adna. Azonban valós feszültségforrásokat lentebb tárgyalt esetben jól modellezi ez az idealizáció, ezért gyakran ezt az egyszerűbb képet használjuk. |  |
 |
| Az ideális áramgenerátor egy olyan ideális áramforrás, mely állandó áramot hajt át a terhelő körön függetlenül a kapcsain mérhető feszültségtől. Hasonlóan az ideális feszültséggenerátorhoz a valódi áramgenerátorok csak bizonyos tartományban közelíthetőek az idealizációjukkal. |  |
 |
Valós telep
Egy valós telepet egy  feszültséget szolgáltató feszültséggenerátor és egy azzal sorosan kapcsolt  belső ellenállással modellezhetünk. Galván elemek esetén az elektródák illetve a közöttük lévő elektrolit véges ellenállása okozza a belső ellenállást. Ha a telep kapcsait  terhelő ellenálláson keresztül zárjuk, akkor a körben  áram indul el:
![\[ U_0=U+IR_b \]](/images/math/2/9/2/2923ac1ef18c91068d4a36606fe93d07.png) Ha az |
 |
 |
. Ezzel szemben ha kis ellenállással terheljük a telepet, "rövidre zárjuk", akkor a kapocsfeszültség leesik.
Áramgenerátoros meghajtás
Gyakori feladat, hogy forrásunk feszültséggenerátoként működik, de áramgenerátorra lenne szükségünk. Ezt egy a feszültséggenerátorral sorba kapcsolt  söntellenállással érhető el. Ekkor a körben folyó áramot az alábbi összefüggés adja terhelő ellenállás esetén:
![\[ I=\frac{U_0}{R_S+R} \]](/images/math/c/6/a/c6a21165c65ea6622d23c4e0e7e64fd7.png) Az áram maximális értéke limitált |
 |
 |
értéken, melyet kis terhelő ellenállás esetén közelít meg a körben folyó áram.
Volt- és árammérő
Egy ideális voltmérő ellenállással párhuzamosan kapcsolva megméri az ellenálláson áthaladó áram hatására eső  feszültséget. Egy valós műszeren az áram egy kis része átfolyik, melyet egy nagy, de véges belsőellenállással modellezhetünk. Látható, hogy az eszköz által mért  feszültség értéke:
![\[ U_{m}=\frac{RR_b}{R_b+R}I=\frac{RI}{1+R/R_b}, \]](/images/math/c/5/b/c5b92676faa617ee6cdeaec2308277f2.png) tehát az eszköz által mért feszültség akkor közelíti meg az ideális |
 |
. A belső ellenállás értéke egyszerű kéziműszereknél kb. 10 
, drágább eszközökben több nagyságrenddel nagyobb is lehet.
Az ideális árammérő az áramkörbe sorosan kapcsolva megméri a rajta átfolyó áramot. Ezek az eszközök is rendelkeznek véges belső ellenállással, mely erősen függ a műszer érzékenységétől (értéke kb. 1-1000  között változik kézi műszerek esetén).
|
 |
Ellenállásmérés
Mérésben használt műszerek
MAS-830 3.5 digites kézi multiméter
| Méréshatár | Felbontás | Pontosság |
|---|---|---|
| 200 mV | 100  V
|
±0.5% of rdg ± 2 digits |
| 2 V | 1 mV | ±0.5% of rdg ± 2 digits |
| 20 V | 10 mV | ±0.5% of rdg ± 2 digits |
| 200 V | 100 mV | ±0.5% of rdg ± 2 digits |
| 600 V | 1 V | ±0.8% of rdg ± 2 digits |
| Méréshatár | Felbontás | Pontosság |
|---|---|---|
| 200 mA | 0,1 A
|
±1% of rdg ± 2 digits |
| 2 mA | 1 A
|
±1% of rdg ± 2 digits |
| 20 mA | 10 A
|
±1% of rdg ± 2 digits |
| 200 mA | 100 A
|
±1.5% of rdg ± 2 digits |
| 10 A | 10 mA | ±3% of rdg ± 2 digits |
National Instruments myDAQ digitalizálókártya
Mérési feladatok
1. Feladat Kézi multiméter segítségével mérjük meg 10 db névlegesen 4,7 -os ellenállás értékét (vastag, zöld ellenállások 4R7, 5% felirattal). Jegyezzük fel a használt mérőműszer beállításait, felbontását, soroljuk fel a lehetséges hibaforrásokat, és becsüljük meg az okozott hiba nagyságát. A mért ellenállás értékeket táblázatban foglaljuk össze. Végezetül adjuk meg az átlagos ellenállást és a mért értékek szórását. Írásban értékeljük a tapasztaltakat!
| 2. Feladat A 4,7 -os ellenállásokat mérjük meg négypont módszerrel is. A mérésekhez használjuk a myDAQ 5 V-os kimenetét, az áramot mérjük a kézi multiméterrel, az ellenálláson eső feszültséget pedig a myDAQ multiméterével. Használjunk áramgenerátoros meghajtást ( >= 100 )! Próbáljuk ki az ábrákon bemutatott mindkét kapcsolást, indokoljuk meg a megfigyelt különbséget!
A műszerek beállításait, a hibaforrásokat, és a sönt ellenállás értékét jegyezzük fel. A mért ellenállás értéket adjuk meg táblázatban, számoljuk ki az átlagukat és a szórásukat. Tapasztalunk-e bármilyen eltérést az előző feladathoz képest. Mi lehet az oka? |
 |
 |
3. Feladat Az előző feladatban leírt 4-pontos mérést ismételjük meg az ismeretlen fémszálon, majd számítsuk ki annak fajlagos ellenállását. Elemezzük a különböző hibákat, azok terjedését. A mért fajlagos ellenállás hogyan viszonyul ismert vezetőanyagok, pl. réz, arany, fajlagos ellenállásához? Mi lehet a vezeték anyaga és vajon mire használható ez a drót?
