Lab.2M_La legge di Ohm
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Effettuare le misure volt-amperometriche per il calcolo del valore della resistenza. Dai valori di resistenza ottenuti, calcolare il valore medio ed il valore ottenuto dal grafico I-V ed operare il confronto con il valore nominale della resistenza.
Lab.2M_La legge di Ohm
- 1. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado Laboratorio di .... Scheda n. 2 Livello: Medio A.S. ... Classe . NOME ..... DATA ... Prof. ... LA LEGGE DI OHM La verifica sperimentale della legge di Ohm OBIETTIVI Conoscenze Abilit - Conoscere la legge di Ohm - Valutare la differenza tra il valore nominale - Conoscere gli schemi di misura volt- di una resistenza ed il valore misurato amperometrici - Effettuare misure di tensione-corrente con - Conoscere il codice a colori per il metodo volt-amperometrico per calcolare lidentificazione del valore nominale e del la resistenza significato della tolleranza - Tracciare il grafico I = f(V) - Usare la breadboard 1) SCOPO Effettuare le misure volt-amperometriche per il calcolo del valore della resistenza. Dai valori di resistenza ottenuti, calcolare il valore medio ed il valore ottenuto dal grafico I-V ed operare il confronto con il valore nominale della resistenza. 2) STRUMENTI E DISPOSITIVI UTILIZZATI i) ii) iii) iv) ... v) ... vi) vii) viii) ix) x) .. Claudio Cancelli Schede di Laboratorio
- 2. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado 3) TEORIA Il circuito di fig. 1, composto da un generatore di tensione V e da una resistenza di valore R consente di fa passare una corrente I. Le tre grandezze sono in R relazione tra di loro secondo la prima delle due leggi I definite da Ohm: V Caduta di tensione V R= Interruttore chiuso I Figura 1 Circuito Elettrico Lunit di misura della resistenza elettrica 竪 l Ohm, dal rapporto tra le unit di misura della tensione, in Volt, e della corrente, in Ampere: 1V 1 = 1A Si pu嘆 ricavare facilmente la corrente se ad essere note sono la tensione ai capi dellutilizzatore e la resistenza: I =V / R V Mentre se 竪 nota la corrente e la resistenza, la tensione ai capi si pu嘆 calcolare come: I R V = R*I Fig.2 - La piramide La legge di Ohm mette in relazione tre variabili: un semplice modo per calcolarne una date le altre due risulta dalla regola della piramide (fig.2), si copre lincognita, ad esempio V, e si calcola in questo caso il prodotto tra I ed R. Se invece si vuole calcolare la resistenza R, dopo averla coperta, si ottiene il rapporto tra V ed I. Infine se si vuole calcolare la corrente, dopo aver coperto la I, si ottiene il rapporto tra V ed R. 4) LA BREAD-BOARD La bread-board (riportata in fig. 3) 竪 un supporto composto da fori collegati orizzontalmente e verticalmente ed 竪 utilizzata bus solitamente nella fase di sperimentazione per testare il funzionamento del circuito. In figura 4 竪 riportata la vista del lato saldatura. Noi la utilizzeremo in laboratorio quando si tratter di realizzare dei circuiti e verificarne il funzionamento. Fig.3 Bread-board Claudio Cancelli Schede di Laboratorio
- 3. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado Esercizio In fig. 5 竪 riportato il collegamento di una coppia di conduttori provenienti da un alimentatore e da due resistori. Sapresti disegnare nel riquadro vuoto (fig. 6) il circuito elettrico? Fig.4 - Vista lato saldatura Fig.5 Semplice montaggio Fig. 6 Circuito elettrico 5) IL CODICE A COLORI DEI RESISTORI Il codice a colori di un resistore (la fig. 7 riporta resistore montati su una scheda elettronica) consiste di un certo numero di bande colorate, Figura 7 - Resistori 4 o 5, stampate sul componente (vedi fig. 8) che consentono di determinare il valore nominale della resistenza, Fig. 8 - Codice a colori dei resistori la tolleranza e, se presente, il coefficiente di temperatura. 6) MISURA DELLA RESISTENZA NOMINALE Utilizza il multimetro digitale per misurare il valore della resistenza del resistore che ti 竪 stato fornito e riportalo nella Tabella 1, in colonna A. Il risultato di tale misura 竪 il primo valore rilevato che dovrai riportare anche in Tabella 2 Riporta ora i colori del resistore in colonna B e determina il valore nominale della resistenza. Riporta dal codice a colori il valore della tolleranza e riportalo in % ed in valore assoluto in colonna C. Ora puoi calcolare i valori Rmin e Rmax per riportarli in colonna D. Claudio Cancelli Schede di Laboratorio
- 4. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado Se il valore misurato (colonna A), rientra nella fascia compresa tra Rmin e Rmax, la resistenza 竪 OK, altrimenti la resistenza 竪 fuori dalla tolleranza ammessa (la consegni in questo caso allAssistente di Laboratorio che provveder a metterla da parte e ne chiederai unaltra). Prima di procedere con il punto 7), la risposta in colonna E deve essere necessariamente OK. Tabella 2 Valore misurato e valore nominale della Resistenza A B C D E Multimetro Valore Tolleranza Rmin R digitale nominale Rmax OK? % Ohm Colori 7) METODO VOLTAMPEROMETRICO Tra i vari metodi utilizzati per il calcolo della resistenza, usiamo il metodo volt-amperometrico. Tale metodo sfrutta la definizione stessa di resistenza: V TENSIONE CORRENTE RESISTENZA (Volt) (Ampere) (Ohm) R= 1 2 I 3 Per determinare il valore della resistenza, si 4 effettueranno misure di tensione e di corrente e si 5 effettuer il rapporto che verr riportato in una 6 tabella (Tabella delle Misure A) analoga a 7 quella di fig. 9. Si riporteranno per le dieci misure 8 effettuate i valori di R, e si determiner la 9 resistenza come media aritmetica dei dieci valori calcolati. 10 Le misure verranno effettuate in DC (grandezze MEDIA continue) utilizzando il metodo volt- Fig. 9 - Tabella V/A amperometrico, con il voltmetro a valle dellamperometro (con riferimento al senso dellenergia che scorre dal generatore verso lutilizzatore), poich辿 per valori di resistenza medio- bassi 竪 il metodo che consente di ottenere errori sistematici non eccessivamente elevati . Ora si proceda allo svolgimento dellesercitazione. Claudio Cancelli Schede di Laboratorio
- 5. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado Procedura A - Voltmetro a valle dellAmperometro a. Accendi lalimentatore, senza collegarlo al circuito. Fissa, mediante l apposita manopola sul pannello frontale, un valore di tensione uguale ad 1 V. Spegni A lalimentatore. b. Monta il circuito, come da Fig. 10, scegliendo per il E R V voltmetro una portata opportuna in relazione al valore scelto per E (iniziale uguale ad 1 V), e ponendo inizialmente l amperometro sulla portata massima, dato che non si Fig. 10 - Schema Volt-Amperometrico conosce a priori il valore della corrente che scorrer nel circuito. Utilizza la resistenza fornita dallAssistente di Laboratorio. c. Accendi il generatore. Nel circuito circoler corrente. Aggiusta la portata dell amperometro sulla base della corrente effettivamente circolante. Rileva la prima coppia di valori di V ed I e riportali nella Tabella delle Misure A. d. Varia la tensione E fornita dal generatore. Effettua quindi 10 coppie di misure tensione- corrente, riportale nella Tabella delle Misure e calcola per ciascuna coppia il valore della resistenza. Il valore della resistenza 竪 allinterno della fascia di tolleranza che hai calcolato in colonna D della Tabella 1? Riporta la risposta sempre nella Tabella delle Misure A'. e. Calcola la media aritmetica dei dieci valori di resistenza ed ottieni cos狸 il valore che meglio approssima i valori calcolati. Oltre che nella Tabella delle Misure A riporta la media anche in Tabella 2. 1. Costruisci il GRAFICO B su un piano cartesiano con: a. in ascissa lintensit di corrente (scala lineare da 0 a 1,1 mA) b. in ordinata la differenza di potenziale (scala lin. 0-12 V) f. Individua per le dieci misure, dieci punti sul piano cartesiano e traccia la retta passante per lorigine che meglio interpoli i dati sperimentali. g. Scegli ora a piacere un punto sulla retta e calcola il valore della resistenza dal valore della corrente e della tensione rilevati sullasse delle ordinate e sullasse delle ascisse. Se i punti sperimentali sul grafico sono compatibili con una retta che passa per lorigine, la legge di Ohm 竪 verificata. La legge di Ohm 竪 peraltro verificata se il valore di R calcolato come rapporto tra V ed I varia allinterno della fascia di oscillazione prevista dal valore della tolleranza. h. Si hanno a questo punto quattro valori di R rilevati con quattro differenti modalit. Confronta i valori della resistenza ottenuta con le varie modalit e fai le opportune Claudio Cancelli Schede di Laboratorio
- 6. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado considerazioni, valutando in particolare lo scostamento del valore dedotto in laboratorio (1属, 3属 e 4属) rispetto al valore nominale (2属). Tabella 2 Valori di R ottenuti con la Procedura A VOLTMETRO A VALLE MISURA VALORE VALORE VALORE DIRETTA NOMINALE MEDIO MEDIO (con lo (dai colori) (dalla tabella) (dal grafico) strumento) 1属 valore 2属 valore 3属 valore 4属 valore Tabella delle Misure A Procedura A Voltmetro a valle, Amperometro a monte Il valore di R 竪 allinterno della N.ro V(Volt) I(mA) R =V/I fascia di tolleranza? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 MEDIA Claudio Cancelli Schede di Laboratorio
- 7. Moduli didattici per le Scuole Secondarie di 2属 grado GRAFICO A V (V) I (mA) 8) CONCLUSIONI . LACUNE (se non rispondi a queste domande avrai un voto in meno) Dove hai trovato difficolt con lo svolgimento di tale scheda? 1. 2. .... 3. Cosa vorresti approfondire per ottenere un buon risultato con le verifiche scritte ed orali? 1. ... 2. ....... 3. .. Claudio Cancelli Schede di Laboratorio