Zadanie

Doświadczenie. Łączenie oporów.

Pomiar układu trzech szeregowo połączonych oporników i wstępna analiza wyników.
Układ składa się z trzech oporników
R₁ = 22W
R₂= 12W
R₃= 23W

Wyniki pomiarów zestawione są w tabelce

Rozwiązanie

Opis układu i wyniki

Teoretyczny opis układu.
Przez oporniki połączone szeregowo płynie ten sam prąd¹. Oczywiście spadki napięć na każdym z oporników będą różne i zależne od oporu.
Suma spadków napięć na poszczególnych oporach jest równa napięciu zasilającemu układ. W doświadczeniu nie widać jednak tej prawidłowości, (wyjaśnienie w dalszej części).

Doświadczenie.
Po zsumowaniu napięć U₁ + U₂ + U₃ okaże się, że ich suma jest mniejsza od napięcia zasilającego. W tym przypadku sądzę, że napięcia zasilające były mierzone innym miernikiem (prawdopodobnie zintegrowanym z zasilaczem) natomiast napięcia na opornikach były mierzone (prawdopodobnie) dokładniejszym miernikiem cyfrowym.
Używając mierników warto pamiętać, że włączenie woltomierza (i nie tylko) do układu wpływa na ten układ. Woltomierz tak naprawdę mierzy spadek napięcia na samym sobie, opór tego urządzenia jest niezerowy, dlatego napięcie zmierzone jest nieco mniejsze niż panujące na danym oporze w trakcie normalnej pracy układu (bez miernika).
W dzisiejszych czasach błąd ten jest zaniedbywalnie mały dzięki stosowaniu mierników cyfrowych, (których opór wewnętrzny wynosi ok. 10 MW). Dawniej używane woltomierze wskazówkowe miały oporność wewnętrzną, co najwyżej sięgającą setek kiloomów. Warto zapamiętać, że:

Idealny woltomierz powinien mieć nieskończenie wielką oporność (w praktyce: bardzo dużą).
Idealny amperomierz powinien mieć zerową oporność (w praktyce: bardzo małą).

Oprócz zmierzonych napięć, które zostały zawarte w tabeli z takiego układu można uzyskać jeszcze inne napięcia:

Z tego względu szeregowo połączone oporniki funkcjonują w elektronice jako dzielniki napięcia.

Odpowiedź

Uwaga

¹Wynika to z I prawa Kirchhoffa. Prądy rozpływają się na węzłach, więc pomiędzy węzłami, czyli w całej gałęzi, prąd jest jednakowy.