Sbírka fyzikálních pokusů

Nezávislost odporu (rezistance) na frekvenci

Pokus číslo: 4312

• Cíl pokusu

  Experiment ukazuje nezávislost rezistance rezistoru na frekvenci střídavého proudu.

• Teorie

  Rezistor je elektronická součástka, jejíž charakteristickou vlastností je odpor. Odpor \(R\) rezistoru v obvodu střídavého proudu (někdy také označovaný jako rezistance) je stejný jako v obvodu stejnosměrného proudu. Pro efektivní hodnoty napětí na rezistoru \(U\) a proudu \(I\), který jím prochází, platí i ve střídavém obvodu Ohmův zákon:

  \[R=\frac{U}{I}.\]

  Pokud tedy budeme měnit frekvenci střídavého napětí, odpor zůstane stále stejný a obvodem bude při stálé efektivní hodnotě napětí procházet stejný proud.

  Další informace o chování rezistoru v obvodu střídavého proudu jsou popsány v experimentu Sériová rezonance.

• Pomůcky

  • frekvenční generátor
  • rezistor (ve vzorovém pokusu s odporem 100 \(\Omega\))
  • svítivá dioda (stačí jedna, ve vzorovém pokusu používáme pro názornost dvě diody zapojené antiparalelně)
  • spojovací vodiče, krokosvorky

• Postup

  1. Zapojíme obvod podle schématu na obr. 1 – k frekvenčnímu generátoru připojíme sériově rezistor a dvě antiparalelně spojené LED diody.

  2. Postupně zvyšujeme a snižujeme frekvenci harmonického střídavého napětí a pozorujeme jas diod, který nám dává informaci o protékajícím proudu.

  

• Vzorový výsledek

  Možné provedení pokusu je vidět na videu níže. Dle teorie výše by změny frekvence neměly ovlivňovat jas diod. Při podrobnějším zhlédnutí videa si ale možná všimnete, že při nízkých frekvencích (jednotky až desítky hertzů) se zdá, že diody svítí jasněji než při vyšší frekvencích. Tento efekt nesouvisí se změnou odporu rezistoru, ale především s tím, jak lidské oko vnímá světlo. Při vyšších frekvencích už oko nerozliší jednotlivé okamžiky rozsvícení a zhasnutí diody a vnímáme spíše průměrnou intenzitu světla. Naproti tomu při pomalém blikání má oko dostatek času zaznamenat okamžiky maximálního jasu diody.

• Metodické poznámky

  • Pokud se chcete vyhnout interpretaci toho, proč při nízkých frekvencích působí jas diod intenzivněji, nahraďte diody ampérmetrem měřícím efektivní hodnotu proudu.

  • Reálný rezistor má kromě svého odporu vždy i svoji indukčnost a kapacitu, jejich projevy jsou ale typicky malé.

  • Připomeňme, že pokud se ve střídavých obvodech bavíme o „stejném proudu“ nebo „stejném napětí“, máme typicky na mysli jejich efektivní hodnoty.