5. VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERISTIKA ŽIAROVKY

FYZIKÁLNY PRINCÍP:
Práca spojená s prenosom náboja vo vonkajšej časti obvodu sa prejaví zahriatím vodiča. Kinetická energia usporiadaného pohybu nosičov prúdu sa odovzdáva pri zrážkach časticiam kryštálovej mriežky, teda elektrická energia sa premieňa na vnútornú energiu vodiča. Mierou zmeny tejto vnútornej energie je Joulovo teplo Q.

                                                                             (1)

Toto Joulovo teplo sa využíva pri žeravení  vlákna žiarovky. Elektrický odpor kovov závisí od teploty vodiča podľa vzťahu:

                                                                        (2)

kde R_o je elektrický odpor vodiča pri 0°C, a je teplotný súčiniteľ odporu a t je Celziova teplota.  Zväčšenie teploty vlákna žiarovky spôsobí zväčšenie elektrického odporu R vlákna, t.j. neplatí Ohmov zákon pre časť elektrického obvodu.

Cieľ:
Ukázať, že elektrický odpor wolfrámového vlákna s prúdom rastie, t.j. neplatí Ohmov zákon pre časť elektrického obvodu.

Obr. 5.1: Zapojenie uzavretého elektrického obvodu a jeho pripojenie k meraciemu panelu pri zobrazení svorkového napätia a prúdu v závislosti na čase.

Pomôcky:
Zdroj elektromotorického napätia (merací panel 0-5V), zosilňovač 10x, žiarovka 6V/0.05A, rezistor R_A=1W, mikropočítač s meracou konzolou a prevodníkom, program IP COACH.

Príprava:
Zostavíme obvod podľa schémy obr. 5.1. Na kanál 1 pripojíme svorkové napätie U, na kanál 3 privedieme 10-krát zosilnené napätie merané na rezistore R_A, ale predtým presne nastavíme bod [0,0]. Kanál 3 okalibrujeme  v programe Kalibrácia. Prúd prechádzajúci rezistorom R_A vypočítame podľa vzťahu I=U_A/10R_A, pretože U_A je 10-krát zosilnené, než skutočné napätie na rezistore R_A. Po okalibrovaní, vojdeme do programu Multiskop, kde  nastavíme čas merania t=5s, otvoríme kanály 1, 3 a uzavrieme kanály 2, 4.

Realizácia:
V programe Multiskop spustíme meranie napätia a prúdu v závislosti od času. Počas merania meníme plynulým pohybom elektromotorické napätie získavané z meracieho panela od nulovej hodnoty po maximálnu.

Spracovanie:
Ďalšie spracovanie vyžaduje zistiť odpor žiarovky v jednotlivých časových okamihoch. Ukončíme prácu v programe Multiskop a prejdeme do programu Tabuľkový kalkulátor, kde doplníme tabuľku o štvrtý stĺpec hodnotami elektrického odporu wolfrámového vlákna podľa vzťahu R=U/I=c2/c3. Zobrazením grafu závislosti R=f(I) zistíme, že odpor s prúdom rastie, teda skutočne zvyšovaním teploty vodiča narastá elektrický odpor vodiča. Zo závislosti U=f(I) vyplýva, že neplatí Ohmov zákon pre časť elektrického obvodu (obr. 5.2).

obr. 5.2