Z126 - Przyrząd do badania oporu elektrycznego przewodników

Za pomocą przyrządu można badać zależność oporu przewodników (z różnych materiałów) od ich długości i przekroju poprzecznego. Na podstawie z podziałką milimetrową rozpięte są, pomiędzy gniazdami, druty o różnych średnicach wykonane z różnych materiałów.

Budowa/Opis techniczny:
Na płycie o wymiarach ok. 106 cm długości, 15 cm szerokości i 1,5 cm grubości znajduje się pięć przewodników w formie rozciągniętych drutów o długości 1 m i różnych średnicach, odpowiednio: drut miedziany o średnicy 0,2 mm, drut stalowy o średnicy 0,2 mm oraz trzy druty kantalowe (kantal D, 69% Fe, 22% Cr, 5.8% Al, 3% Zn, Si) o średnicach 0,2 mm, 0,5 mm i 0,8 mm. Każdy z drutów przymocowany jest na swych końcach do gniazda bananowego. Na podstawie znajduje się podziałka milimetrowa dopasowana do umiejscowienia przewodników.

Działanie:
Zestaw ten można wykorzystać do wyprowadzenia wzoru na rezystancję opornika lub też pojedynczego wykazania proporcjonalności oporu do długości przewodnika, odwrotnej proporcjonalności do przekroju poprzecznego przewodnika czy też zależności oporu przewodnika od materiału, z jakiego jest wykonany.

1. Do wykazania proporcjonalności oporu przewodnika do jego długości najlepiej wykorzystać najcieńszy drut kantalowy (środkowy). Łączymy lewy jego koniec z biegunem ujemnym zasilacza (Z096), dodatni biegun zasilacza z dodatnim (czerwonym) biegunem amperomierza (Z046) (zakres 500 mA). Zasilacz ustawiamy na napięcie 2 V (z ograniczeniem prądu równym ok. 0,5 A). Do drugiego bieguna amperomierza podłączamy długi przewód banan-banan (Z136/Z137), którego drugą końcówkę przykładamy do drutu kantalowego. Przesuwając wtykiem bananowym po drucie zmniejszamy lub zwiększamy długość drutu, przez który płynie prąd, tym samym zmniejszamy lub zwiększamy jego wybrany opór, zwiększając lub zmniejszając natężenie prądu w obwodzie, wskazywane na bieżąco przez amperomierz. Jeśli dokonamy pomiaru napięcia zasilacza to wykorzystując wskazanie amperomierza będzie można obliczyć opór aktualnie używanej długości przewodnika, odczytanej ze skali na podstawie.
   

   

   UWAGA! Aby nie uszkodzić amperomierza NIE NALEŻY przesuwać wtyku bananowego przyłożonego do przewodu za blisko jego końca podpiętego do ujemnego bieguna zasilacza (ok. 10 cm).

2. Dla wykazania proporcjonalności oporu elektrycznego do odwrotności pola poprzecznego przekroju przewodnika należy użyć po kolei trzech drutów kantalowych (najbliższe podziałki milimetrowej, nr 3 – 5 patrząc od góry). Wykorzystujemy pełne długości drutów – układ będzie wyglądał podobnie do poprzedniego z tą różnicą, że wolny koniec przewodu, który wcześniej był przesuwany po drucie teraz będzie wpięty na stałe do gniazda na jego końcu. Ustawiamy napięcie zasilacza (Z096) na równe ok. 1,2 V.
   

   

   Mierzymy natężenie prądu dla różnych średnic drutu przekładając jednocześnie oba wtyki na końcach jednego drutu do końców innego. Orientacyjne wartości przedstawione są w tabelce poniżej:

   Średnica drutu kantalowego, mm	Podane napięcie zasilające, V	Orientacyjne natężenie prądu, mA	Proponowany zakres amperomierza, mA
   0,2	1,2	27	50
   0,5	1,2	170	250
   0,8	1,2	430	250

3. Dla wykazania zależności oporu przewodnika od materiału, z jakiego został wykonany używamy drutów 1 – 3 (jednakowe średnice i jednakowa, pełna długość 100 cm). Schemat połączeń jak w punkcie poprzednim. Napięcie zasilania: ok. 0,2 V. Zmieniając drut, przez który płynie prąd można stwierdzić, że najlepszym przewodnikiem wśród wybranych trzech jest miedź (natężenie prądu ok. 300 mA przy napięciu 0,2 V), drugim stal (ok. 55 mA) i najgorszym kantal D (ok. 3 mA).

Wykorzystanie zgodnie z podstawą programową:
III etap edukacyjny, punkt 4., podpunkt 9). „Uczeń posługuje się pojęciem oporu elektrycznego, stosuje prawo Ohma w prostych obwodach elektrycznych".
IV etap edukacyjny, zakres rozszerzony, punkt 8., podpunkt 2). „Uczeń oblicza opór przewodnika, znając jego opór właściwy i wymiary geometryczne".

Wygląd produktu na zdjęciu może odbiegać od wyglądu produktu w rzeczywistości.