Onderzoek naar de Wet van Ohm voor Ohmse en Niet-Ohmse Geleiders

1. Vertrouwdelijk raken met de apparatuur

1. Gebruik voor dit experiment een computer om de gegevens te verzamelen en grafieken te plotten.
2. Laad de software voor het experiment door te dubbelklikken op de "Ohm's Law" icoon op het bureaublad van de computer. Wanneer het programma laadt, zou het scherm een grafiek, een tabel en in de onderste rechterhoek, vakken met de spannings- en stroommetingen moeten tonen.
3. Klik op de Zero knop en selecteer "Zero All Sensors" om ervoor te zorgen dat de spannings- en stroommetingen nul lezen wanneer ze niet zijn aangesloten.
4. Volg het circuitdiagram in Figuur 1, sluit de twee kabels op de spanningssensor aan op de voeding, die een blauwe doos is. De rode kabel gaat naar de + aansluiting op de voeding, en de zwarte kabel gaat naar de - aansluiting.
5. Zorg ervoor dat de stroomsensor niet is aangesloten en zorg ervoor dat de stroomknop op de voeding is gedraaid naar maximaal (volledig linksom).
6. Start de gegevensverzameling door op de groene pijl-icoon (de Verzamel knop) op de computer te drukken.
7. Observeer wat er gebeurt wanneer de spanningsknop op de voeding wordt verplaatst tussen zijn minimum en maximum instellingen. Door de knop aan te passen kan de spanning worden gewijzigd van ongeveer +0.7 V tot minstens +5 volt.
8. Keer de kabels van de spanningssensor om (rood naar -, zwart naar +), en herhaal de stappen 1.5-1.7. Dit keer geeft het aanpassen van de knop een spanningsbereik van ongeveer −0.7 V tot -5 V. Dus, door zowel de spanning van de voeding aan te passen als de kabels om te draaien, is bijna het volledige bereik van spanningen tussen -5 V en +5 V beschikbaar om mee te werken in dit experiment. Merk op dat de voeding die in dit experiment wordt gebruikt, geen spanningen onder de 0.7 volt kan produceren (een ongebruikelijk kenmerk), maar er is meer dan genoeg bereik om de relaties van belang te bepalen.

Figuur 1: Dit circuitdiagram toont de voeding (gemarkeerd met de + en - symbolen) en de spanningssensor (V) die door twee draden is verbonden.

2. Onderzoek naar Ohm's Wet

Opmerking: In dit deel van het experiment is het doel om grafieken van stroom versus spanning te observeren.

1. Om te veranderen wat er op een as wordt weergegeven, klik op het aslabel, selecteer de juiste optie om de gewenste informatie weer te geven en (alleen voor de y-as) verwijder de selectie van ongewenste items op het display. Stel de grafiek in om stroom op de y-as en potentieel op de x-as weer te geven.
2. Om de schalen goed in te stellen, klik op een van de cijfers links van de y-as. Dit geeft een vak weer om een minimum van -0.3 en een maximum van 0.3 in te voeren voor de handmatige schaling. Herhaal dit voor de x-as door op een cijfer onder de x-as te klikken om het instellingenvak te openen. Voer dit keer -6 in als minimum en 6 als maximum. Dit bereidt de grafiek voor om stromen tussen −0.3 en +0.3 A, en spanningen tussen -5 V en +5 V weer te geven.
3. Volg het circuitdiagram in Figuur 2, bedraad het circuit om de spanning en stroom over een 100 Ω weerstander te meten.
4. Gebruik een weerstandsbox als weerstander. Stel hem in op 100 Ω. Op de voeding, draai zowel de stroom als de spanning naar maximaal.
5. Druk op de groene pijl-icoon om de gegevensverzameling te starten.
6. Over een aantal seconden, draai de spanning naar minimaal, en draai snel de kabels bij de voeding om. Over een aantal seconden, draai de spanningsknop weer naar maximaal. Dit zou moeten resulteren in een grafiek van stroom versus spanning, variërend van ongeveer -5 volt tot +5 volt.
7. Herhaal het proces totdat u tevreden bent met de grafiek, selecteer het Gegevensmenu, en kies "Laatste Uitvoering Opslaan."
8. Observeer dat de grafiek van stroom versus spanning een rechte lijn is. Druk op de Regressie knop om een lineaire aanpassing aan de gegevens uit te voeren, en noteer de helling van de lijn.
   1. Figuur 4 toont de stroom versus spanning grafiek voor de weerstander gemarkeerd met 100 Ω. Een lineaire aanpassing aan de gegevens resulteert in een helling van 0.00991 A/V. De inverse van de weerstand is 0.0100 A/V, wat een goede overeenkomst is met de helling.
9. Verander de weerstand van de weerstandsbox naar 200 Ω, en herhaal de stappen 2.6-2.9.
10. Vergelijk de twee hellingswaarden met de bijbehorende weerstandswaarden, en bepaal de relatie tussen stroom, spanning en weerstand.
    1. Figuur 5 toont de stroom versus spanning grafiek voor de weerstander gemarkeerd met 200 Ω. Een lineaire aanpassing aan de gegevens resulteert in een helling van 0.00510 A/V. De inverse van de weerstand is 0.00500 A/V, wat een goede overeenkomst is met de helling.
11. De helling van de stroom versus spanning grafiek blijkt de inverse van de weerstand te zijn. Dit kan worden geschreven als: