12. Ohm törvényének kísérleti igazolása tanulói méréssel

kísérlet

• Változtatható feszültségű áramforrást kapcsolunk egy fogyasztóra.
• Mérjük az összetartozó U–I értékpárokat.
• Példa mérési adatok:
• U = 0, 1, 2, 3, 4 V
• I = 0, 0,03, 0,07, 0,10, 0,13 A
• A mérést elvégezzük egy másik fogyasztóval is.

2. Tapasztalat

• Az I–U diagram origón átmenő egyenes.
• Különböző fogyasztók → eltérő meredekségű egyenesek.
• A meredekség a fogyasztó ellenállását jelzi.

3. Következtetés – Ohm törvénye

• A vezetőn átfolyó áram erőssége egyenesen arányos a rá kapcsolt feszültséggel.
• Matematikai alak:

I=UR

• A hányados állandó → ellenállás (R).
• Mértékegység: ohm (Ω).
• A törvényt Georg Simon Ohm német fizikus igazolta.

12. Ohm törvényének kísérleti igazolása tanulói méréssel

Középszintű érettségi viszgafeladat
Tesztek
Forrás: https://kemfiz.hu/fizika_kozep_egyenaram.html

16,  25, 26, 33, 34, 63

16. A voltmérő U-t, az ampermérő I-t mutat. Mit jelent az U/I hányados?

B – R₂ értékét. 

 A voltmérő az R₂ ellenállás két pontja közé van kötve, ezért csak R₂-re eső feszültséget méri. Az ampermérő sorosan van, így az egész áramkör áramát méri, ami ugyanaz az áram, ami R₂-n átfolyik. Ohm törvénye szerint:

R2=UI

Ezért az U/I hányados pontosan R₂ ellenállását adja, nem az eredőt és nem R₁-et.

25. Mit mutat az ideális voltmérő nyitott és zárt kapcsolónál?

C – Nyitva: 4,5 V, zárva: 0 V. 

Nyitott kapcsolónál a voltmérő a telep kapcsaira van kötve → a teljes feszültséget méri. Ha a kapcsolót zárjuk, a voltmérő két pontja vezetővel közvetlenül összekötődik, így köztük nincs potenciálkülönbség:

U=0 V

Ezért nyitva 4,5 V, zárva 0 V.

26. Melyik esetben világít legfényesebben az izzó?

C – Ha mindkét kapcsolót zárjuk. 

Ha mindkét kapcsoló zárva van, az áramkör eredő ellenállása a legkisebb, mert több áramút nyílik. A kisebb eredő ellenállás miatt az áramforrásból nagyobb áram folyik, így az izzón:

P=U⋅I

nagyobb teljesítmény alakul hővé és fénnyé → nagyobb fényerő.

33. Két egyforma ellenállás, telep 10 V. Nyitott kapcsolónál mekkora U\_{AB}?

C – 0 V. 

Nyitott kapcsolónál az A és B pontot a kapcsolás vezetővel köti össze, így azonos potenciálon vannak. Ha két pont között nincs ellenállás, akkor:

UAB=0 V

Ez független attól, hogy a telep 10 V-os.

34. Két áramkör: egyikben ohmos ellenállás, másikban tekercs. Melyik izzó éri el hamarabb a teljes fényerőt?

A – Az 1. áramkörben (az ohmos ellenállásosban). 

Az ohmos ellenállás nem késlelteti az áram felépülését: bekapcsoláskor az áram azonnal eléri közel végső értékét. A tekercs viszont induktív elem:

• ellenáll az áram hirtelen növekedésének,

• az áram lassabban épül fel (időállandó).

Ezért a tekercses körben az izzó lassabban fényesedik ki, az ohmos körben pedig azonnal.

63. Soros R₀ és változtatható Rₓ. Hogyan változik U\{AB} és U\{BC}, ha Rₓ nő?

A – U\{AB} nő, U\{BC} csökken. Az A–B pontok közötti feszültség az Rₓ-en esik:

UAB=I⋅Rx

Ha Rₓ nő, az áram csökken, de Rₓ növekedése miatt nagyobb feszültség esik rajta. A B–C pontok közötti feszültség az R₀-on esik:

UBC=I⋅R0

Mivel az áram csökken, U\_{BC} kisebb lesz.

Ezért: U\{AB} nő, U\{BC} csökken.

Vissza