Doświadczenia z prądem

🎯 Po co Ci to?

Obwody buduje się i mierzy — to najlepszy sposób, by „poczuć" prawa prądu. Podstawa wymaga kilku takich doświadczeń.

Multimetr cyfrowy — uniwersalny miernik napięcia, natężenia i oporu, podstawowe narzędzie w doświadczeniach z prądem. · źródło: André Karwath, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5

✅ Czego się nauczysz

przeprowadzić i opisać doświadczenia z prawami Kirchhoffa, napięciami i diodą.

📘 Wyjaśnienie — obowiązkowe doświadczenia

Doświadczenie A — I prawo Kirchhoffa. Zbuduj obwód z rozgałęzieniem i amperomierzami; zmierz prądy w gałęziach i sprawdź, że suma prądów w węźle się zgadza (zachowanie ładunku).

Pomiar obwodu na płytce stykowej multimetrem — woltomierz włączamy równolegle, a amperomierz szeregowo. · źródło: Zeroping, Wikimedia Commons, CC BY 4.0

Doświadczenie B — dodawanie napięć ogniw. Mierz napięcie pojedynczego ogniwa, a potem dwóch i trzech połączonych szeregowo — sprawdź, że napięcia się sumują.

Doświadczenie C — dioda: źródło światła i element prostownika. Podłącz diodę (LED) do baterii raz w jedną, raz w drugą stronę i obserwuj, że przewodzi (i świeci) tylko w jednym kierunku. Potem włącz diodę szeregowo z żaróweczką w obwodzie zasilanym napięciem przemiennym z zasilacza małego napięcia: dioda przepuszcza tylko te połówki okresu, w których jest spolaryzowana w kierunku przewodzenia, więc przez odbiornik płynie prąd jednokierunkowy (pulsujący). Dokładnie tak dioda pracuje jako element składowy prostownika w każdej ładowarce (§8.7).

Doświadczenie D [rozszerzenie] — charakterystyka elementu nieomowego. Zmierz $I$ przy różnych $U$ dla żarówki lub diody i narysuj wykres $I(U)$. W przeciwieństwie do opornika (prosta) otrzymasz krzywą — element nie spełnia prawa Ohma (opór zmienny). To bezpośrednie zastosowanie analizy wykresów z §1.4.

📐 Jak opisać doświadczenie (przypomnienie z §1.5)

Schemat obwodu, mierniki (amperomierz szeregowo, woltomierz równolegle!), pomiary, analiza. Uwaga na zakresy mierników i bezpieczeństwo (nie zwieraj źródła).

🎒 Zadania

Zadanie 8.8.1. Jak w obwodzie podłączamy amperomierz, a jak woltomierz?

Pokaż rozwiązanie

Amperomierz — szeregowo (mierzy prąd płynący przez element, więc musi być na jego drodze). Woltomierz — równolegle (mierzy napięcie między dwoma punktami). Pomylenie grozi błędnym pomiarem lub uszkodzeniem miernika.

🔍 Sprawdź, czy umiesz

[ ] Zbudować obwód i sprawdzić I prawo Kirchhoffa oraz dodawanie napięć.
[ ] Pokazać jednokierunkowość diody, jej świecenie (LED) i rolę w prostowniku.
[ ] [R] Wyznaczyć charakterystykę I–U elementu nieomowego.

Powtórzenie działu 8

Ucz się tej jednostki z asystentem