Sbírka fyzikálních pokusů

Ohmův zákon – měření s články AA/AAA

Pokus číslo: 2205

• Cíl pokusu

  Cílem pokusu je ukázat platnost Ohmova zákona pro část elektrického obvodu.

• Teorie

  Ohmův zákon říká, že proud vodičem je přímo úměrný napětí mezi konci vodiče; konstantou této úměrnosti je převrácená hodnota odporu vodiče \(R\), tedy: \(I=\frac{1}{R}U=\frac{U}{R}\).

  Náš pokus bude spočívat v tom, že v obvodu s rezistorem a ampérmetrem budeme postupně zmenšovat velikost napětí a zaznamenávat proud rezistorem.

• Pomůcky

  • čtyři články AA nebo AAA
  • lepicí páska
  • vodiče
  • rezistor (např. 100 \(\Omega\))
  • dva multimetry

• Postup

  1. Pomocí multimetru zkontrolujte, že napětí všech použitých článků se pohybuje okolo jejich jmenovité hodnoty 1,5 V. V dalším postupu už nebudeme napětí znovu přeměřovat, a potřebujeme se tedy spolehnout na to, že spojením dvou článků získáme napětí cca 3 V, spojením tří článků napětí 4,5 V apod.

  2. Pomocí lepicí pásky slepte všechny články k sobě, vždy + na − tak, abyste získali zdroj podobný tomu na obr. 1.

  

  3. Sestrojte obvod tvořený sériovým spojením vámi vyrobeného zdroje napětí, rezistoru (např. 100 \(\Omega\)) a ampérmetru.

  4. Změřte a poznamenejte si hodnotu proudu v obvodu.

  5. Odejměte jeden článek a znovu změřte a zaznamenejte hodnotu proudu v obvodu.

  6. Předchozí bod opakujte, dokud vám nezůstane obvod bez zdroje napětí.

• Vzorový výsledek

  Obr. 2 ukazuje měření proudu v obvodu.

  

  Tabulka a graf níže zachycují získané hodnoty závislosti proudu na napětí. Jak již bylo uvedeno v části Postup, hodnoty napětí pouze odhadujeme, ale na úvod měření jsme ověřili, že každý z použitých článků má napětí blízké hodnotě 1,5 V.

  Tabulka 1:

  veličina	4 články	3 články	2 články	1 článek	0 článků
  U [V] (odhad)	6,0	4,5	3,0	1,5	0,0
  I [mA]	57	43	29	14	0

  
  

  

• Technické poznámky

  Při slepování článků je nutné dávat pozor, aby mezi nimi zůstalo vodivé spojení, jinak nebudou jako zdroj napětí fungovat. Pokud po připojení zdroje proud obvodem neteče, zkontrolujte, zda se jednotlivé články stále dotýkají.

• Metodické poznámky

  • Pokud se vám zdá podivné odhadovat napětí bez měření, samozřejmě lze pomocí voltmetru pro každou hodnotu proudu proměřit i napětí. Naznačený pokus je ale funkční a pokud si ohlídáme, že některý ze článků není výrazně vybitější než ostatní, velké chyby se nedopustíme.

  • Pokus lze bezpečně svěřit studentům, důležité je pak dohlédnout na správné zapojení ampérmetru (sériově) a voltmetru (paralelně).

  • Pokud proložíme naměřenými daty přímku, bude její směrnice odpovídat výrazu \(1/R\) (viz teorie). V našem případě je podle Excelu: \[\frac{1}{R}\,\approx\,9{,}52\,\mathrm{mA/V}=0{,}00952\,\mathrm{A/V}\,\Rightarrow\,R\,\approx\,105\,\mathrm{\Omega},\] což přibližně odpovídá jmenovitému odporu použitého rezistoru (100 Ω).