Name: measuring voltage, current, and resistance
Uploaded: 2023-04-30T06:39:57.000Z
Duration: 12 min 41 s
Channel: JoVE

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HS+Phy.P4U1.8

investigation-ohm-s-law-for-ohmic-and-nonohmic-conductors

Investigation Ohm's Law for Ohmic and Nonohmic Conductors

<div class="chapter_text" id="script_0">
Loi d’Ohm concerne la tension, le courant et la résistance d’un composant électrique, ou un circuit.
Tension, V, courant, j’ai et résistance, R, sont essentiels pour le fonctionnement de tous les appareils électroniques comme les ordinateurs, les lecteurs de musique et les radios ainsi que des applications électriques simples comme le câblage de la maison, fusible de boîtes et éclairage à la maison. Les circuits dans tous ces cas se comportent de manière prévisible et peuvent être conçus rationnellement en raison de la Loi d’Ohm.
Cette vidéo, présentent des diagrammes, symboles et la terminologie de circuit et alors démontrer comment câbler un circuit simple. En outre, le courant qui traverse un composant et la tension aux bornes d’un composant sera mesuré.
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<div class="chapter_text" id="script_1">
La sortie d’un bloc d’alimentation ou de la batterie a des bornes positives et négatives, qui respectivement définissent haute et basse des valeurs d’une grandeur appelée potentiel électrique. La différence de ce potentiel électrique est tension, mesurée en volts. Pour en savoir plus sur ces terminologies, s’il vous plaît voir la vidéo sur le potentiel électrique dans cette collection.
Un circuit est un réseau de composants reliés entre eux pour exécuter une fonction particulière. Actuel est le mouvement d’une quantité de charge par seconde et est mesurée en ampèresou ampères, pour faire court. Fait intéressant, seulement des électrons, qui ont la charge négative, déplacent de fils électriques dans un circuit. En raison de leur charge négative, les électrons coulent dans la direction opposée à celle du courant. Courant électrique peut circuler uniquement par l’intermédiaire de câbles et appareils branchés dans une boucle complète, beaucoup comme l’eau actuels provenant d’un réservoir par une pompe, dans une roue à eau et revenir dans le réservoir.
Dans une certaine mesure tous les éléments électriques font obstacle à la circulation du courant, comme le goulot d’étranglement dans un tuyau qui réduit le débit d’eau. Résistance décrit ce phénomène et est mesurée en ohms. Loi d’Ohm définit la résistance comme tension à travers un élément divisé par le courant traversant le composant.
Pour les composants spécifiquement appelé résistances, la résistance est approximativement constante. La résistance sur un circuit commun est généralement un petit objet cylindrique avec bandes représentant un code de couleur pour la résistance. Par la Loi d’Ohm, le courant traversant une résistance constante est directement proportionnelle à la tension appliquée et inversement proportionnelle à la résistance. En réalité, la résistance des matériaux plus généralement augmente avec la température.
La résistance de certains dispositifs, tels que diodes, varie également avec les conditions d’utilisation-c'est-à-dire, tension et courant-ainsi que d’autres facteurs. Une diode est un dispositif permettant, à une très bonne approximation, courant de circuler dans une seule direction. Par conséquent, il se comporte comme une valve anti-reflux, passage courant au travers d’une résistance très faible dans la direction « avant » et l’interdiction actuelle avec une résistance extrêmement élevée en « en arrière ».
Un diodes électroluminescentes, également connu sous le nom une « LED », est une diode qui s’allume avec l’écoulement du courant vers l’avant. Comme une diode simple, une LED ne passe pas courant dans le sens inverse, auquel cas il ne s’allume pas.
Avec une simple relation entre tension, courant et résistance, Loi-souvent d’Ohm exprimée en V est égal à I fois R-fait il est possible de calculer l’une de ces quantités, si les deux autres sont connues.
Cette vidéo va montrer que la tension aux bornes d’un composant et le courant à travers elle peut être facilement mesurée. Ces expériences aussi démontrera la Loi d’Ohm dans les différents circuits et illustrer la relation entre le courant et la tension pour une résistance, une ampoule et une diode électroluminescente.

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<div class="chapter_text" id="script_2">
L’appareil de mesure se compose d’un capteur de tension, un capteur de courant, une alimentation, un système de mesure contrôlé par ordinateur et les composants à tester.
Pour charger le logiciel de mesure, cliquez deux fois sur la « Loi d’Ohm » icône sur le Bureau de l’ordinateur. Une fois que le programme chargé, l’écran doit afficher un graphique, un tableau et dans le coin inférieur gauche, des boîtes avec la tension et les mesures de courant.
Cliquez sur le bouton « Zéro » et sélectionnez « Zéro tous les capteurs » pour éliminer les décalages dans le système d’acquisition de données. Tension et des lectures actuelles devraient être zéro quand la mène à l’appareil n’est pas connectée à n’importe quoi.
Sélectionnez les données qui seront tracées en cliquant sur l’étiquette de l’axe et en cochant l’option désirée. Pour l’axe des ordonnées seulement, décochez les cases qui ne sont pas tracées. Définissez le graphique pour montrer actuel sur l’axe y et la tension sur l’axe des abscisses.
Ensuite, définissez l’échelle de l’axe y négatif de 0,3 à positives 0,3 ampères et définissez l’échelle de l’axe des abscisses pour neutraliser 5 à positifs 5 volts.
Une boîte de résistance, ce qui peut être réglée pour différentes valeurs de la résistance, est utilisée dans la première expérience afin d’observer comment courant varie avec la tension d’une résistance.
Définir la zone de résistance de 100 ohms. Puis raccorder ensemble l’alimentation, la tension et les capteurs de courant et boîte de résistance comme le montre le schéma de câblage. Enfin, la valeur des sorties le courant et la tension de l’alimentation les valeurs maximales.
Cliquez sur l’icône de la flèche verte pour démarrer la collecte de données. Réduire lentement la tension d’alimentation à sa valeur minimale. Ensuite, inversez les fils au tableau d’alimentation et lentement augmenter la tension de retour à sa valeur maximale. Il devrait en résulter dans un graphe de courant et tension, couvrant la plage de -5 à + 5 volts. Répétez ce processus jusqu'à ce que le graphe est sans bruit, puis stocker les données.
Pour la résistance de 100 ohms, l’intrigue du courant et la tension est une ligne droite. Effectuer un ajustement linéaire pour les données et enregistrer la pente de la droite. La pente doit être très près 0.0100 amp/volt, l’inverse de la résistance.
Maintenant, définissez la zone de résistance de 200 ohms et répéter l’expérience pour obtenir une autre parcelle de courant par rapport à la tension sur la plage de 04:55 volts. Cette fois la pente doit être très proche de 0.00500 amp/volt, encore une fois l’inverse de la résistance.
Pour une résistance constante, la Loi d’Ohm stipule que le courant qui traverse la résistance est proportionnelle à la tension appliquée et inversement proportionnelle à la résistance. Cela transparaît dans les données de résistances de 100 ohms tant 200ohm.
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<div class="chapter_text" id="script_3">
Pour l’expérience suivante, remplacer la zone de résistance avec une petite lampe à incandescence, comme illustré dans le diagramme schématique. Réglez le contrôle de la tension sur l’alimentation au maximum et de commencer la collecte de données. Réduire lentement la tension à la valeur minimale, puis augmentez progressivement la tension vers le maximum. L’ordinateur affiche une parcelle du courant par rapport à la tension sur la plage de sur + 0,7 et + 5 volts.
Inverser les fils d’alimentation, réglez le contrôle de la tension au maximum et répéter le processus de réduction de la tension à la valeur minimale et augmentant à nouveau jusqu'à la valeur maximale. L’ordinateur affiche une parcelle du courant par rapport à la tension dans la gamme de tout -0,7 à-5 volts.
L’intrigue du courant par rapport à la tension de l’ampoule est beaucoup moins linéaire en ce qui concerne les résistances. Le graphique montre également qu’en général le courant est supérieur à une tension donnée lorsque la tension s’accroît, par rapport à ce qu’elle est à la même tension quand la tension diminue.
Lorsque la tension s’accroît, le filament se réchauffe. Avec un filament qui démarre plus frais, la résistance est plus faible et le courant est plus élevé. Lorsque la tension diminue, le filament refroidit d’une température plus élevée, il a donc une résistance plus élevée et un courant plus faible au même point d’exploitation.
Maintenant tracer actuel par rapport au temps, au lieu de l’approche actuelle et tension. Pour ce faire, modifiez l’axe horizontal pour mesurer le temps.
Régler la tension à son maximum, si l’ampoule s’illumine de couleurs vives. Avant de s’éteindre l’alimentation. Cliquez sur la flèche verte pour démarrer la collecte de données et puis ré-allumer l’alimentation.
Courant traversant l’ampoule est élevé immédiatement après que l’alimentation est allumée, puis baisse à une valeur plus faible et constante. Lorsque l’ampoule est éteinte, le filament est à température ambiante et possède une résistance relativement faible.
Lorsque l’ampoule est mis en marche, le courant passe à un niveau élevé en raison de cette faible résistance. Cependant, la résistance du filament augmente considérablement avec la température-pendant que chauffe le filament, la résistance se développe et chute de courant. Finalement, sa température se stabilise et actuel est constante.
Enfin, définir l’axe de réafficher actuel par rapport à la tension et d’utiliser une diode électroluminescente-an « LED "-en place de l’ampoule. Le courant maximal pour la commune de LED est environ 30 mA, donc le courant doit être soigneusement surveillé pour éviter de brûler la LED.
La procédure à l’expérimentation préalable permet d’obtenir un graphique de cours en fonction de la tension de la LED. Tout d’abord appliquer une tension positive sur la LED et ajuster la tension d’alimentation du maximum au minimum. Ensuite, passer les fils d’alimentation et régler la tension de retour minimum à maximum d’observer la directionnalité de la LED.
Le tracé qui en résulte montre qu’une LED permet de courante s’écouler seulement si la tension est positive et supérieure à un certain seuil. Une fois que la diode « s’allume, » courant augmente rapidement à mesure que la tension augmente. Toutefois, aucun courant ne circule pour tension négative. Ce comportement illustre comment une LED agit comme une valve à sens unique pour le courant.
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<div class="chapter_text" id="script_4">
Les gadgets électroniques sont omniprésents dans le monde actuel, et la Loi d’Ohm a un rôle à jouer dans chacun de ces gadgets.
Par exemple, l’ampoule dans une lampe de poche est conçu pour fonctionner avec deux piles de 1,5 volts en série. Par conséquent, une ampoule avec une résistance appropriée doit être choisie, afin que les batteries fournissent une quantité appropriée de courant pour rendre l’ampoule briller, sans brûler. Loi d’Ohm permet de guider ce choix d’ampoule.
Une autre application de la Loi d’Ohm est de limiter le courant fourni à un périphérique particulier, peut-être pour réduire le risque de choc électrique, ou pour protéger l’appareil lui-même. Loi d’Ohm nous dit que, pour une tension donnée, plus la résistance est élevée, plus le courant. Par conséquent, en plaçant une résistance en série avec l’appareil, nous pouvons limiter le courant qui circule dans l’appareil et éviter ainsi tout dommage éventuel.
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<div class="chapter_text" id="script_5">
Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à la Loi d’Ohm. Vous devez maintenant comprendre la relation entre la tension aux bornes d’un composant électrique, sa résistance et le courant qui en résulte par elle, ainsi que les différences dans le comportement électrique des résistances, ampoules et diodes électroluminescentes. Merci de regarder !
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Les gadgets électroniques sont omniprésents dans le monde actuel, et la Loi d’Ohm a un rôle à jouer dans chacun de ces gadgets. Par exemple, une lampe de poche conçu pour fonctionner avec deux piles de 1,5 volts en série (un total de 3 volts), doit avoir une ampoule avec une résistance appropriée, afin que les batteries fournissent une quantité appropriée de courant pour permettre l’éclat de l’ampoule de couleurs vives, sans brûler. Loi d’Ohm permet de guider ce choix d’ampoule.
Une autre appl...

Étude sur la loi d'ohm pour les conducteurs ohmiques et non ohmiques

Source : Andrew Duffy, Ph.d., département de physique, Université de Boston, Boston, MA
Cette expérience étudie le droit, ce qui a trait actuel Ohm, la tension et la résistance.
Un des buts de l’expérience sont de se familiariser avec les schémas électriques et la terminologie impliquée dans des circuits de base, tels que résistances, résistance, courante, tension et l’alimentation. La fin de l’expérience, familiarité acquise avec comment associer un circuit et comment mesurer les deux le courant traversant un composant du circuit et la différence potentielle ou tension, à travers elle.
Dans un circuit, une alimentation de batterie ou alimentation fournit une tension mesurée en volts (V) qui rend l’écoulement de la charge. Autres éléments du circuit, tels que des ampoules ou des résistances (qui sont souvent juste long et étroits fils enroulés en spires) limiteraient le taux auquel la taxe s’écoule. La vitesse d’écoulement de l’accusation est connue sous le nom actuel mesurée en ampères (A) ou ampères pour le court et le degré auquel les résistances et les filaments d’ampoule limitent le flux est connu comme leur résistance mesurée en ohms (Ω). Cette expérience consiste à une exploration de la Loi d’Ohm, qui concerne la tension, de courant et de résistance.
Cette expérience se penche également sur la différence entre un composant de circuit de base appelé une résistance et une ampoule et une diode électroluminescente (LED). Ampoules et LEDs font partie des nombreux dispositifs communs et sont utilisés pour diverses applications de l’éclairage, et il est donc utile de comprendre comment ils fonctionnent.

Étude sur la loi d'Ohm pour les conducteurs ohmiques et non ohmiques

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment investigates Ohm's law, which relates current, voltage, ...

La loi d’Ohm relie la tension, le courant et la résistance d’un composant électrique ou d’un circuit. La tension, V, le courant, I et la résistance, R, sont fondamentaux pour le fonctionnement de tous les appareils électroniques tels que les radios, les lecteurs de musique et les ordinateurs, ainsi que pour des applications électriques plus simples comme le câblage domestique, les boîtes à fusibles et l’éclairage domestique. Dans tous ces cas, les circuits se comportent de manière prévisible et peuvent être conçus rationnellement en raison de la loi d’Ohm. Cette vidéo présentera la terminologie du circuit, les symboles et les schémas, puis montrera comment câbler un circuit simple. De plus, le courant traversant un composant et la tension aux bornes d’un composant seront mesurés. La sortie d’une alimentation ou d’une batterie a des bornes positives et négatives, qui définissent respectivement les valeurs hautes et basses d’une quantité appelée potentiel électrique. La différence de ce potentiel électrique est la tension, mesurée en volts. Pour en savoir plus sur ces terminologies, veuillez consulter la vidéo sur le potentiel électrique de cette collection. Un circuit est un réseau de composants connectés entre eux pour remplir une fonction particulière. Le courant est le mouvement d’une quantité de charge par seconde et est mesuré en ampères, ou ampères, en abrégé. Il est intéressant de noter que seuls les électrons, qui ont une charge négative, se déplacent à travers les fils d’un circuit. En raison de leur charge négative, les électrons circulent dans la direction opposée à celle du courant. Le courant électrique ne peut circuler que dans des fils et des composants connectés en boucle complète, un peu comme le courant d’eau d’un réservoir à travers une pompe, dans une roue à eau et de retour dans le réservoir. Dans une certaine mesure, tous les éléments électriques entravent la circulation du courant, comme le goulot d’étranglement dans un tuyau qui réduit le débit d’eau. La résistance décrit ce phénomène et est mesurée en ohms. La loi d’Ohm définit la résistance comme la tension aux bornes d’un composant divisée par le courant traversant le composant. Pour les composants spécifiquement appelés résistances, la résistance est à peu près constante. La résistance d’une carte de circuit imprimé ordinaire est généralement un petit objet cylindrique avec des bandes représentant un code couleur pour la résistance. Selon la loi d’Ohm, le courant traversant une résistance constante est directement proportionnel à la tension appliquée et inversement proportionnel à la résistance. En réalité, la résistance de la plupart des matériaux augmente généralement avec l’augmentation de la température. La résistance de certains appareils, comme les diodes, varie également en fonction des conditions de fonctionnement, c’est-à-dire de la tension et du courant, ainsi que d’autres facteurs. Une diode est un dispositif qui, en très bonne approximation, permet au courant de circuler dans une seule direction. En conséquence, il se comporte comme une vanne unidirectionnelle, faisant passer le courant à travers une très faible résistance dans le sens « avant » et interdisant le courant avec une résistance extrêmement élevée en « arrière ». Une diode électroluminescente, également connue sous le nom de « LED », est une diode qui est éclairée par le flux d’un courant direct. Comme une simple diode, une LED ne fait pas passer le courant dans le sens inverse, auquel cas elle n’est pas éclairée. Avec une relation simple entre la tension, le courant et la résistance, la loi d’Ohm - souvent exprimée comme V est égal à I fois R - permet de calculer n’importe laquelle de ces grandeurs si les deux autres sont connues. Cette vidéo montrera que la tension aux bornes d’un composant et le courant qui le traverse peuvent être facilement mesurés. Ces expériences démontreront également la loi d’Ohm dans divers circuits et illustreront la relation entre le courant et la tension pour une résistance, une ampoule et une diode électroluminescente. L’appareil de mesure se compose d’un capteur de tension, d’un capteur de courant, d’une alimentation, d’un système de mesure contrôlé par ordinateur et des composants à tester. Pour charger le logiciel de mesure, double-cliquez sur l’icône « Loi d’Ohm » sur le bureau de l’ordinateur. Après le chargement du programme, l’écran doit afficher un graphique, un tableau et dans le coin inférieur gauche, des cases avec les mesures de tension et de courant. Cliquez sur le bouton « Zéro » et sélectionnez « Mettre à zéro tous les capteurs » pour supprimer les décalages dans le système d’acquisition de données. Les lectures de tension et de courant doivent être nulles lorsque les fils de l’appareil ne sont connectés à rien. Sélectionnez les données qui seront tracées en cliquant sur l’étiquette de l’axe et en cochant l’option souhaitée. Pour l’axe des y uniquement, décochez les éléments qui ne seront pas tracés. Réglez le graphique pour afficher le courant sur l’axe des y et la tension sur l’axe des x. Ensuite, réglez l’échelle de l’axe des y sur moins 0,3 à plus 0,3 ampères, et réglez l’échelle de l’axe des x sur moins 5 à plus 5 volts. Une boîte de résistance, qui peut être réglée pour différentes valeurs de résistance, est utilisée dans la première expérience afin d’observer comment le courant varie avec la tension d’une résistance. Réglez la boîte de résistance sur 100 ohms. Câblez ensuite l’alimentation, les capteurs de tension et de courant et la boîte de résistance comme indiqué sur le schéma électrique. Enfin, réglez les sorties de courant et de tension de l’alimentation sur les valeurs maximales. Cliquez sur l’icône de la flèche verte pour commencer la collecte de données. Réduisez lentement la tension d’alimentation à sa valeur minimale. Ensuite, inversez les fils au niveau de l’alimentation et augmentez lentement la tension jusqu’à sa valeur maximale. Cela devrait aboutir à un graphique du courant en fonction de la tension, couvrant la plage de -5 à +5 volts. Répétez ce processus jusqu’à ce que le graphique soit exempt de bruit, puis stockez les données. Pour la résistance de 100 ohms, le tracé du courant en fonction de la tension est une ligne droite. Effectuez un ajustement linéaire aux données et enregistrez la pente de la ligne. La pente doit être très proche de 0,0100 ampère/volt, l’inverse de la résistance. Réglez maintenant la boîte de résistance sur 200 ohms et répétez l’expérience pour obtenir un autre graphique du courant en fonction de la tension sur la plage de -5 à +5 volts. Cette fois, la pente doit être très proche de 0,00500 ampère/volt, encore une fois l’inverse de la résistance. Pour une résistance constante, la loi d’Ohm stipule que le courant traversant la résistance est proportionnel à la tension appliquée et inversement proportionnel à la résistance. Cela est apparent dans les données des résistances de 100 ohms et de 200 ohms. Pour l’expérience suivante, remplacez le boîtier de résistance par une petite ampoule à incandescence, comme indiqué sur le schéma de schéma. Réglez la commande de tension sur l’alimentation au maximum et commencez la collecte des données. Réduisez lentement la tension à la valeur minimale, puis augmentez lentement la tension au maximum. L’ordinateur affichera un graphique du courant en fonction de la tension sur la plage d’environ +0,7 à +5 volts. Inversez les fils d’alimentation, réglez la commande de tension au maximum et répétez le processus de réduction de la tension à la valeur minimale et d’augmentation à nouveau à la valeur maximale. L’ordinateur affichera un graphique du courant en fonction de la tension sur la plage d’environ -0,7 à -5 volts. Le tracé du courant en fonction de la tension pour l’ampoule n’est pas aussi linéaire que pour les résistances. Le graphique montre également qu’en général, le courant est plus élevé à une tension donnée lorsque la tension augmente, par rapport à ce qu’il est à la même tension lorsque la tension diminue. Lorsque la tension augmente, le filament se réchauffe. Avec un filament qui commence plus froid, la résistance est plus faible et le courant est plus élevé. Lorsque la tension diminue, le filament se refroidit à partir d’une température plus élevée, il a donc une résistance plus élevée et un courant plus faible au même point de fonctionnement. Tracez maintenant le courant en fonction du temps au lieu du courant en fonction de la tension. Pour ce faire, modifiez l’axe horizontal pour mesurer le temps. Ajustez la tension à son maximum pour que l’ampoule brille de mille feux. Coupez ensuite l’alimentation électrique. Cliquez sur la flèche verte pour démarrer la collecte de données, puis rallumez l’alimentation. Le courant traversant l’ampoule est élevé immédiatement après la mise sous tension de l’alimentation, puis chute à une valeur inférieure et constante. Lorsque l’ampoule est éteinte, le filament est à température ambiante et a une résistance relativement faible. Lorsque l’ampoule est allumée pour la première fois, le courant passe à un niveau élevé en raison de cette faible résistance. Cependant, la résistance du filament augmente considérablement avec la température - à mesure que le filament se réchauffe, la résistance augmente et le courant diminue. Finalement, sa température se stabilise et le courant est constant. Enfin, réglez l’axe pour afficher à nouveau le courant en fonction de la tension et utilisez une diode électroluminescente - une « LED » - à la place de l’ampoule. Le courant maximum pour les LED courantes est d’environ 30 mA, de sorte que le courant doit être soigneusement surveillé pour éviter de brûler la LED. Utilisez la procédure des expériences précédentes pour obtenir un graphique du courant en fonction de la tension pour la LED. Appliquez d’abord une tension positive aux bornes de la LED et ajustez la tension d’alimentation du maximum au minimum. Ensuite, changez les fils d’alimentation et ajustez la tension du minimum vers l’arrière au maximum pour observer la directionnalité de la LED. Le graphique résultant montre qu’une LED ne permet au courant de circuler que lorsque la tension est positive et supérieure à un certain seuil. Une fois que la diode « s’allume », le courant augmente rapidement à mesure que la tension augmente. Cependant, aucun courant ne circule pour la tension négative. Ce comportement montre comment une LED se comporte comme une vanne unidirectionnelle pour le courant. Les gadgets électroniques sont omniprésents dans le monde d’aujourd’hui, et la loi d’Ohm a un rôle à jouer dans chacun de ces gadgets. Par exemple, l’ampoule d’une lampe de poche est conçue pour fonctionner avec deux piles de 1,5 volt en série. Par conséquent, une ampoule avec une résistance appropriée doit être choisie, afin que les piles fournissent une quantité de courant appropriée pour faire briller l’ampoule, sans brûler. La loi d’Ohm aide à guider ce choix d’ampoule. Une autre application de la loi d’Ohm consiste à limiter le courant fourni à un appareil particulier, peut-être pour réduire le risque de choc électrique ou pour protéger l’appareil lui-même. La loi d’Ohm nous dit que, pour une tension donnée, plus la résistance est élevée, plus le courant est faible. Par conséquent, en plaçant une résistance en série avec l’appareil, nous pouvons limiter le courant circulant dans l’appareil et ainsi éviter tout dommage potentiel. Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la loi d’Ohm. Vous devez maintenant comprendre la relation entre la tension aux bornes d’un composant électrique, sa résistance et le courant qui en résulte, ainsi que les différences de comportement électrique des résistances, des ampoules et des diodes électroluminescentes. Merci d’avoir regardé !

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Physics II

Physique II

measuring voltage, current, and resistance

This experiment measures voltage, current, and resistance in basic electric circuits. It also builds skill with circuit diagrams and the terms resistor, resistance, current, voltage, and power supply.

Students learn how to wire a circuit and how to measure current through a circuit component. They also measure the potential difference, or voltage, across a component. These steps help connect circuit symbols with real parts in the lab.

A power supply or battery provides voltage, measured in volts (V), that drives charge through the circuit. Circuit parts such as resistors and light bulbs limit how fast the charge flows. Current is measured in amperes (A), or amps, and resistance is measured in ohms (Ω).

The experiment also compares a basic resistor with a light bulb and a light-emitting diode, or LED. Light bulbs and LEDs appear in many common devices and lighting applications. Studying them helps explain how these parts work in everyday circuits.

Measuring Voltage, Current, and Resistance

electric fields

Visualizing Electric Field Lines

Electric field lines show how a charged object affects the space around it. A source charge creates an electric field, and that field can exert electric force on another charged object called the test charge. The electric field is a vector at each point in space, so it has both size and direction. The electric field is the electric force per unit test charge placed at a point. If a charge is placed in that field, the force on it equals the charge times the electric field. This makes electric...

electric potential

Voltage, Fields, and Equipotential Surfaces

Voltage, or electric potential, describes electric potential energy per unit charge. It is a scalar quantity, and it helps explain many electrical effects. In practice, the difference in electric potential is what matters most. Changes in electric potential across space are linked to the electric field. That field can produce an electric force on a charge. In a resistor, the difference in electric potential between two points drives electric current flow. This experiment uses a volt meter and...

magnetic fields

Magnetic Fields from Magnets and Currents

Magnetic fields come from moving electric charges and from magnetic materials such as bar magnets. A current is one example of moving charge. The magnetic field made by a current can be calculated with the Maxwell equation. Bar magnets also create magnetic fields. In magnetic materials, the field comes from tiny charge movements inside the material. These fields can be shown with small compass needle magnets, which turn to line up with the magnetic field. Magnetic fields push on other moving...

electric charge in a magnetic field

Measuring the Electron’s Charge-to-Mass Ratio

Measuring the electron’s charge-to-mass ratio is the focus of this physics experiment. It recreates J. J. Thomson’s famous experiment from the end of the 19th century. Thomson used it to measure the charge-to-mass ratio of the electron. This work also connects to Robert A. Millikan’s oil-drop experiment a few years later. Millikan’s result gave a value for the charge of the electron. Together, these experiments let scientists determine the electron’s mass and charge for the first time. Those...

investigation ohm's law for ohmic and nonohmic conductors

This experiment measures voltage, current, and resistance in basic electric circuits. It also builds skill with circuit diagrams and the terms resistor, resistance, current, voltage, and power supply. Students learn how to wire a circuit and how to measure current through a circuit component. They also measure the potential difference, or voltage, across a component. These steps help connect circuit symbols with real parts in the lab. A power supply or battery provides voltage, measured in...

series and parallel resistors

How Resistance Changes in Circuit Paths

Series and parallel resistor connections change how current and voltage behave in a circuit. This experiment shows how to find the total, or effective, resistance for each setup. It also uses Ohm’s law to relate voltage and current when the resistance is known. In a series circuit, resistors are wired one after the other. The same current flows through each resistor. Their voltages add together to make the total voltage, so the effective resistance is the sum of the individual resistances.

capacitance

Measuring Charge Storage in Capacitors

Capacitors store opposite charges on two conductors, such as two metal plates. This charge separation creates a potential difference, or voltage drop, between the conductors. In this experiment, commercial capacitors and a parallel plate capacitor are used to show how capacitance links charge and voltage. Capacitance is the proportionality factor between the amount of charge on each conductor and the voltage drop across it. When the voltage changes with time, the current flowing into the...

inductance

Magnetic Induction in Coils

Magnetic induction in coils is demonstrated with inductive coils and a voltmeter. A rod magnet is inserted into or pulled away from the core of a coil to create a brief electromotive force, or emf, in the coil. The voltmeter measures the resulting voltage change. The experiment also shows mutual inductance between two coils. When current in one coil is turned on or off, it can induce an emf in a nearby second coil. This makes the link between changing current and a voltage response clear. <br...

rc/rl/lc circuits

How RC, RL, and LC Circuits Change Over Time

RC, RL, and LC circuits show how current and voltage can change over time. These circuits combine resistors, capacitors, and inductors, which each behave differently in an electric circuit. A resistor dissipates energy and follows Ohm’s law, so its voltage is proportional to its current. A capacitor stores electrical energy. In a capacitor, current depends on how fast the voltage changes. An inductor stores magnetic energy. In an inductor, voltage depends on how fast the current changes. When...

semiconductors

Doping Silicon for p- and n-Types

Semiconductors conduct electricity in ways that depend on temperature and impurity level. Crystalline silicon is the most common semiconductor material. Pure semiconductors are usually not strong conductors, so they are often combined with a small amount of impurity to improve conductivity. This process is called doping. Donor impurities, such as phosphorus and arsenic, add electrons to silicon. Acceptor impurities, such as boron and aluminum, remove electrons from silicon. When acceptors take...

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UV Light and Electron Emission

Photoelectric effect is the emission of electrons from a metal when light shines on it. The key idea is that the light must have a high enough frequency for its photons to carry enough energy. That energy increases with light frequency. This experiment shows the photoelectric effect with a charged zinc metal plate. The zinc is connected to an electroscope, which is an instrument that shows the presence and relative amount of charge. The plate is then exposed to either a regular lamp or...

reflection and refraction

Bending Light in Lenses and Materials

Light changes speed when it moves through different materials. When it crosses from one material to another, it may slow down or speed up. That change in speed makes the light bend. This bending is called refraction. Some of the light is also reflected at the boundary between the two materials. In special cases, the light can bend so sharply that it is completely reflected back into the material it came from. The lab explores the basic law of refraction and shows how this behavior affects...

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Laser Slits Reveal Wave Patterns

Laser light can reveal wave behavior through interference and diffraction. These are common wave effects seen in many settings, from water waves to electromagnetic waves such as light. Interference happens when two waves of the same kind overlap. Their combined wave creates a repeating pattern of larger and smaller amplitude. Diffraction happens when a wave passes through an opening or moves around an object. In that case, different parts of the wave can interfere and produce a similar pattern...

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Standing Waves on a Slinky

Standing waves on a slinky show how wave superposition and reflection can create stable patterns. These waves, also called stationary waves, appear to stay in place even though the material is moving up and down. They are formed when two waves travel in opposite directions with the same frequency and amplitude. Standing waves are easy to spot in finite media. A plucked guitar string is a common example. Water in a lake and air in a room can also show this behavior. On a string fixed at both...

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Measuring Sound Speed with Motion

Sound waves and motion are the focus of this high school physics experiment. The lesson connects how sound travels through air with how the sound changes when the source moves. It also shows how to measure the speed of sound in air. Waves are disturbances that move through a material medium or through empty space. Light waves can travel through a vacuum and through some forms of matter. They are transverse waves, which means the oscillations are perpendicular to the direction of travel. Sound...

physics ii

Cette collection explore des sujets tels que l'électrostatique, le magnétisme, l'optique, les oscillations ondulatoires et les circuits électriques, expliquant ainsi les principes fondateurs des phénomènes physiques qui ont changé le monde.

Measure voltage, current, and resistance in basic circuits while learning circuit diagrams, wiring, and how resistors, light bulbs, and LEDs behave.

Measuring Voltage, Current, and Resistance | JoVE K12

Andrew Duffy

Overview

Principles of Ohm&#8217;s law

Investigating Ohm&#8217;s Law for Ohmic Resistors

Investigating Ohm&#8217;s Law for Nonohmic Resistors

Applications

Summary

Energy and Work

Source: Ketron Mitchell-Wynne, PhD,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of ...

Power and Energy

Energy is the total work required to drive the current through the circuit.
A rise in voltage results in more work done, passing more current, resulting ...

Heat Flow and Specific Heat

Heat is a type of energy transfer that is caused by a temperature difference, and it can change the temperature of an object. Since heat is a form of ...

Mechanisms of Heat Transfer I

Just as interesting as the effects of heat transfer on a system are the methods by which the heat transfer occur. Whenever there is a temperature ...

Mechanisms of Heat Transfer II

In convection, thermal energy is carried by the large-scale flow of matter. Ocean currents and large-scale atmospheric circulation, which result from the ...

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Conduction, Convection and Radiation: Problem Solving

There are three methods by which heat transfer can take place: conduction, convection, and radiation. Each method has unique and interesting ...

testing-the-heat-transfer-efficiency-of-a-finned-tube-heat-exchanger

Testing the Heat Transfer Efficiency of a Finned-tube Heat Exchanger

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Heat exchangers transfer ...

using-tray-dryer-to-investigate-convective-conductive-heat

Using a Tray Dryer to Investigate Convective and Conductive Heat Transfer

Source: Michael G. Benton and Kerry M. Dooley, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Dryers are utilized in ...

Transformers

A device that transforms voltages from one value to another using induction is called a transformer. A transformer consists of two separate coils, or ...

conservation-of-energy-approach-to-system-analysis

Conservation of Energy Approach to System Analysis

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
The purpose of ...

Dye-sensitized Solar Cells

Source: Tamara M. Powers, Department of Chemistry, Texas A&#38;M University
Today&#39;s modern world requires the use of a large amount of energy. While ...

Batteries and Fuel Cells

A battery is a galvanic cell that is used as a source of electrical power for specific applications. Modern batteries exist in a multitude of forms to ...

Design, evaluate, and refine a device that works within given constraints to transfer energy within a system.

HS+Phy.P4U2.7

What is Energy?

The universe is composed of matter in different forms, and all forms of matter contain energy. &#xA0;The different forms of energy on Earth originate from ...

Thermodynamic Systems

A thermodynamic system is a set of objects whose thermodynamic properties are of interest. The system is considered to be embedded in its surroundings or ...

Work

Work is done when energy is transferred from one object to another. In other words, work is when a force acts on something that undergoes a displacement ...

Kinetic Energy - I

It&#8217;s plausible to suppose that the greater the velocity of a body, the greater effect it could have on other bodies. This does not depend on the ...

Gravitational Potential Energy

Potential energy is not just a property of each object, but also a property of the interactions between objects in a chosen system. For each type of ...

Elastic Potential Energy

Elastic potential energy is the energy stored as a result of the deformation of an elastic object, such as the stretching of a spring. An object is ...

Work-energy Theorem

According to Newton&#x2019;s second law of motion, the sum of all the forces acting on a particle (net force) determines the rate of change in the ...

Power

The concept of work involves force and displacement; meanwhile, the work-energy theorem relates the net work done on a body to the difference in its ...

Phase Changes

Phase transitions play an important theoretical and practical role in the study of heat flow. In melting or fusion, a solid turns into a liquid; the ...

Heating and Cooling Curves

When a substance&#8212;isolated from its environment&#8212;is subjected to heat changes, corresponding changes in temperature and phase of the substance ...

Calorimetry

When objects at different temperatures are placed in contact with each other but isolated from everything else, they attain thermal equilibrium. A ...

Constant Volume Calorimetry

Calorimeters are useful to determine the heat released or absorbed by a chemical reaction. Coffee cup calorimeters are designed to operate at constant ...

Constant Pressure Calorimetry

Calorimetry is a technique used to measure the amount of heat involved in a chemical or physical process or to measure the heat transferred to or from a ...

Internal Energy

The internal energy of a thermodynamic system is the sum of the kinetic and potential energies of all the molecules or entities in the system. The kinetic ...

Enthalpy

Chemists ordinarily use a property known as enthalpy (H) to describe the thermodynamics of chemical and physical processes. Enthalpy is defined as the sum ...

First Law of Thermodynamics

A change in the internal energy of a system depends on the the net heat transfer into the system and the net work done by the system. The first law of ...

first-law-of-thermodynamics-problem-solving

First Law Of Thermodynamics: Problem-Solving

The first law of thermodynamics states that the change in internal energy of the system is equal to the net heat transfer into the system minus the net ...

using-differential-scanning-calorimetry-to-measure-changes-in-enthalpy

Using Differential Scanning Calorimetry to Measure Changes in Enthalpy

Source: Laboratory of Dr. Terry Tritt &#8212; Clemson University
Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a method of thermodynamic analysis based on ...

Analyze and interpret data to quantitatively describe changes in energy within a system and/or energy flows in and out of a system.

HS+Phy.P4U1.6

Gel Purification

Gel purification is used to recover DNA fragments after electrophoretic separation. DNA recovery from an agarose gel includes three basic steps: binding, ...

Voltage

The movement of electrons in a conductor requires some form of energy or work, usually provided by an external force, like a battery. This force is called ...

Electrical Current

Electrical current is defined as the rate at which charge flows. When there is a large current present, such as that used to run a refrigerator, a large ...

Ohm's Law

Many materials exhibit a simple relationship between the values of current, voltage, and resistance, known as Ohm&#8217;s law. The current that flows ...

Resistance

When a current moves through any conductor, the conductor causes some level of difficulty for the current to flow. The measure of that difficulty is known ...

Electrical Power

Electric power is the product of current and voltage, represented in units of joules per second, or watts. For example, cars often have one or more ...

Energy Transfer in Chemical Reactions

Chemical reactions require sufficient energy to cause the matter to collide with enough precision and force that old chemical bonds can be broken and new ...

power-dissipated-in-a-circuit-problem-solving

Power Dissipated in a Circuit: Problem Solving

The equivalent resistance of a combination of resistors depends on their values and how they are connected.
The simplest combinations of resistors are ...

Kirchhoff's Current Law

Kirchhoff&#39;s current law, or KCL, is based on the law of charge conservation. It states that the total current entering and leaving a node in a circuit ...

Kirchhoff's Voltage Law

Kirchhoff&#39;s voltage law, or KVL, is based on the principle of energy conservation.
It states that the algebraic sum of all voltages around a closed ...

Resistors In Series

A resistor is an ohmic device that limits the flow of charge in a circuit. Most circuits have more than one resistor. If several resistors are connected ...

Resistors In Parallel

Resistors are in parallel when one end of all the resistors are connected to a continuous wire of negligible resistance and the other end of all the ...

Combination Of Resistors

Electrical devices in any circuit can be connected either by series or parallel connections. Additionally, circuits can be connected involving both of ...

Equivalent Resistance

In circuit analysis, situations often arise where resistors are neither in series nor parallel configurations. To tackle such scenarios, three-terminal ...

Use mathematics and computational thinking to explain the relationships between power, current, voltage, and resistance.

Measuring Voltage, Current, and Resistance

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