Tilraun í Eðlisfræði B: Rafmælingar

Í þessari tilraun verða ákveðnir eiginleikar rafrása mældir með fjölmæli og sveiflusjá. Tilraunin á að æfa öguð vinnubrögð og veita nemandanum innsæi í hegðun straums og spennu í algengum íhlutum rafrása.

Að einföldum aflestri á sveiflusjá lokinni er lagt fram líkan fyrir raðtengda RC-rás, tímafasti hennar mældur og hann borinn saman við líkan.

Spurningar

• Hver er spennan í innstungum og tíðni hennar (spenna og tíðni húsrafmagns).

Nokkur hugtök

Straumur

Viðnám

Spenna

Könnun á hlutfalli straums og spennu í viðnámi

Almennt gildir að straumur í gegnum leiðara er í réttu hlutfalli við spennuna (tvöfalt meiri spenna gefur tvöfalt meiri straum) og öfugu hlutfalli við viðnámið (tvöfalt meira viðnám gefur helmingi minni straum). Þetta er nefnt lögmál Óhms og iðulega sett fram sem:

þar sem \(V\) er spennufallið yfir leiðarann, \(I\) er straumurinn í gegnum hann og \(R\) viðnámið.

Viðnám sem fylgja þessu lögmáli eru sögð vera óhmsk. Kannið hvort annað viðnámanna sem gefin eru eru óhmsk.

Raðtengd viðnám

Nú raðtengjum við tvö viðnám, \(R_1\) og \(R_2\). Athugum að straumur sá sem flæðir í gegnum fyrra viðnámið verður allur að renna óskiptur um það seinna en það er ennfremur sami straumur og rennur um alla rásina. Við getum sagt að

þar sem \(I_1\) og \(I_2\) eru straumarnir í viðnámum \(R_1\) og \(R_2\) og \(I_H\) er heildarstraumurinn í gegnum alla rásina.

Hliðtengd viðnám

Vendum nú okkar kvæði í kross og hliðtengjum viðnámin. \[ I_H = I_1 + I_2 \]

þar sem \(I_1\) og \(I_2\) eru straumarnir í viðnámum \(R_1\) og \(R_2\) og \(I_H\) er heildarstraumurinn í gegnum alla rásina.

Rafafl

Húsrafmagn

Hér ætlum við að skoða spennu og tíðni húsrafmagnsins sem er bara spennan í innstungum húsa. Þar sem hún er ansi há (þið getið lesið á rafmagnstæki hversu mikla spennu þau eru gerð fyrir) tröppum við hana niður með bjölluspenni. Bjölluspennir er einfaldlega spennubreytir sem notaður er til að til að taka spennu niður 18,5 falt svo fólk sé ekki að fá raflost þegar það hringir dyrabjöllum í rigningu.

Við ætlum nú að kynnast sveiflusjánni og nota hana til að finna:

• Toppgildi spennunnar í bjölluspenninum
• Jafngildisspennu spennunnar
• Sveiflutíma spennunnar
• Tíðni spennunnar

Spennuna ætlum við einnig að mæla með fjölmælinum (nema nú erum við að mæla riðspennu!) og svo berum við þessi gildi saman við spennu og tíðni húsrafmagnsins (sjá heimaspurninguna).

Ítarefni

• Efni um verklega eðlisfræði
  • Tenging rása