Energia promieniowania termicznego sprawdzenie zależności temperaturowej

Podobne dokumenty
Wpływ temperatury na opór elektryczny metalu. Badanie zaleŝności oporu elektrycznego włókna Ŝarówki od natęŝenia przepływającego prądu.

Sprawdzanie prawa Ohma i wyznaczanie wykładnika w prawie Stefana-Boltzmanna

Ćwiczenie 375. Badanie zależności mocy promieniowania cieplnego od temperatury. U [V] I [ma] R [ ] R/R 0 T [K] P [W] ln(t) ln(p)

Badanie żarówki. Sprawdzenie słuszności prawa Ohma, zdejmowanie charakterystyki prądowo-napięciowej.

Tranzystor. C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz2b.cmr

LVI OLIMPIADA FIZYCZNA (2006/2007). Stopień III, zadanie doświadczalne D

XLVII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP I Zadanie doświadczalne

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

LVI Olimpiada Fizyczna Zawody III stopnia

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

Walec na równi pochyłej

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

Wyznaczanie oporu elektrycznego właściwego przewodników

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Prawo Ohma. Ćwiczenie wirtualne. Marcin Zaremba

Badanie charakterystyki prądowo-napięciowej opornika, żarówki i diody półprzewodnikowej z wykorzystaniem zestawu SONDa

symbol miernika amperomierz woltomierz omomierz watomierz mierzona

Badanie transformatora

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

Scenariusz lekcji fizyki w klasie drugiej gimnazjum

Badanie transformatora

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Ćwiczenie A1 Zależności prąd-napięcie (I-V). Wydział Fizyki UW. Streszczenie

Ćw. III. Dioda Zenera

Ile wynosi całkowite natężenie prądu i całkowita oporność przy połączeniu równoległym?

Badanie transformatora

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Prosty model silnika elektrycznego

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 123: Półprzewodnikowe złącze p-n

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Ćwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma.

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

Efekt fotoelektryczny

Pomiar parametrów tranzystorów

Badanie tranzystorów MOSFET

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Odgłosy z jaskini (13) Upór elektryczny

LVII Olimpiada Fizyczna (2007/2008)

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

Ćw. 8 Weryfikacja praw Kirchhoffa

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 121: Termometr oporowy i termopara

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

SPRAWDZENIE PRAWA STEFANA - BOLTZMANA

Sprzęt i architektura komputerów

Analiza korelacyjna i regresyjna

WYZNACZENIE STAŁEJ STEFANA - BOLTZMANNA

Badanie bezzłączowych elementów elektronicznych

Wyznaczanie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

Zapoznanie się ze zjawiskiem Seebecka i Peltiera. Zastosowanie elementu Peltiera do chłodzenia i zamiany energii cieplnej w energię elektryczną.

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych: prawa Ohma i Kirchhoffa. Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji

Ćwiczenie 14 Temat: Pomiary rezystancji metodami pośrednimi, porównawczą napięć i prądów.

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

BADANIE PROMIENIOWANIA CIAŁA DOSKONALE CZARNEGO

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

R X 1 R X 1 δr X 1 R X 2 R X 2 δr X 2 R X 3 R X 3 δr X 3 R X 4 R X 4 δr X 4 R X 5 R X 5 δr X 5

Plan metodyczny do lekcji fizyki. TEMAT: Prawo Ohma. Opór elektryczny.

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 35: Elektroliza

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

Badanie diod półprzewodnikowych i elektroluminescencyjnych (LED)

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

Wyznaczanie cieplnego współczynnika oporności właściwej metali

Mierzymy opór elektryczny rezystora i żaróweczki. czy prawo Ohma jest zawsze spełnione?

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Dioda półprzewodnikowa

Źródła i 1detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWODNIKACH.

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Prawo Ohma. Ćwiczenie wirtualne. Marcin Zaremba

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie 3 Badanie obwodów prądu stałego

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

Pomiar rezystancji metodą techniczną

E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

METROLOGIA EZ1C

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

II. Badanie charakterystyki spektralnej źródła termicznego promieniowania elektromagnetycznego

CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW

Laboratorium Metrologii

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Transkrypt:

6COACH 25 Energia promieniowania termicznego sprawdzenie zależności temperaturowej Program: Coach 6 Projekt: komputer H C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Termodynamika\Promieniowanie żarówki2.cma Cel ćwiczenia Sprawdzenie czy energia promieniowania termicznego jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury Układ pomiarowy Wykorzystany w ćwiczeniu zestaw składa się z woltomierza (CMA 0210i), amperomierza (CMA 0221i), miernika temperatury (CMA 016), wolframowej żarówki i źródła napięcia DF 6911. Rysunek 1. Układ pomiarowy Rysunek 2. Układ pomiarowy 1

Korzystając ze schematu połączono wszystkie elementy układu. Dodatkowo w celu wyznaczenia temperatury otoczenia skorzystano z miernika temperatury podłączonego bezpośrednio do konsoli pomiarowej. Rysunek 3. Konsola pomiarowa w programie Coach 6 Pomiar Ustawienia parametrów pomiaru: Typ pomiaru Ilość pomiarów ręcznie 30 pomiarów 1. Nacisnąć zielony przycisk Start (F9) Zostanie dokonany pierwszy pomiar 2. Ustawić żądaną wartość natężenia prądu płynącego przez żarówkę poprzez zmianę napięcia podawanego z zasilacza Każdorazowo po zmianie napięcia należy odczekać chwilę, aż wartość natężenia ustabilizuje się. 3. Dokonać pomiaru za pomocą przycisku Take measurement (F8) 4. Seria pomiarowa zakończy się automatycznie po dokonaniu 30 pomiarów. Opracowanie przykładowych wyników Zależność U(I) Zależność wielkości mierzonych bezpośrednio, czyli spadku napięcia na żaróweczce U i natężenia prądu płynącego przez żaróweczkę (I) 2

Rysunek 4. Wykres U(I). Zależność R(I) Na podstawie zmierzonych wielkości i prawa Ohma można wyznaczyć opór elektryczny. R = U I Rysunek 5. Wykres U(I). 3

Wniosek 1: Opór elektryczny żaróweczki rośnie wraz ze wzrostem natężenia przepływającego przez nią prądu elektrycznego, co można kojarzyć ze wzrostem temperatury wolframowego włókna żarówki. Zależność P(T) Korzystając z liniowej zależności oporu elektrycznego wolframu od temperatury, określonej wzorem R = R 0 1 + α(t T 0 ) gdzie R 0 opór w temperaturze otoczenia T temperatura włókna T 0 temperatura otoczenia oraz odczytanej z tablic wartości temperaturowego współczynnika rezystancji dla wolframu równego α = 4,5 10 3 K 1 i mierząc temperaturę otoczenia T 0 oraz opór żarówki R 0 w tejże temperaturze można wyznaczyć temperaturę włókna żarówki T = T 0 + (R R 0)/R 0 α Za opór żarówki w temperaturze otoczenia (R 0 ) można przyjąć opór dla bardzo małych natężeń prądu odczytany z rysunku 5. Moc emitowana przez żarówkę w stanie równowagi wyznaczona została ze wzoru P = U I Włókno żaróweczki emituje energię poprzez przewodnictwo cieplne P~ T T 0 i promieniowanie termiczne P~T 4 T 0 4 o czym mówi prawo Stefana-Boltzmana. P = b T T 0 + ct 4 ct 0 4 Na rysunku 6 kolorem czerwonym przedstawiono zależność emitowanej przez żarówkę mocy (w stanie równowagi równej mocy dostarczanej) od temperatury włókna żarówki. Następnie kolorem szarym zaznaczono prostą dopasowaną do początkowych punktów pomiarowych, gdzie zależność P(T) można uznać za liniową. Jest to przyczynek liniowy związany z mocą emitowaną poprzez przewodnictwo cieplne. 4

Rysunek 6. Wykres P(T). Wniosek 2: Patrząc na wykres zauważyć można, że dla niskich temperatur przyjmuje on postać zależności liniowej, natomiast dla wyższych wartości temperatury postać wykładniczą W celu wyznaczenia mocy promieniowania termicznego (P 1 fioletowy), od całkowitej mocy (P czerwony) należy odjąć przyczynek liniowy (Fit of P). Rysunek 6. Wykres P(T) oraz P 1 = P Fit od P(T). 5

Zależność lnp 1 (lnt) W celu sprawdzenia prawa Stefana-Boltzmana przekształcono zależność przedstawioną na rysunku 6, tak by otrzymać zależność lnp 1 (lnt). Następnie dorysowano wykres zależności liniowej o współczynniku kierunkowym 4. Rysunek 7. Wykres lnp(lnt) wraz prostą o współczynniku kierunkowym 4. Wniosek 3: Bardzo dobrą zgodność uzyskano dla wysokich temperatur (dużych mocy). Różnice obserwowane dla niższych temperatur mogą pochodzić z niewłaściwie oszacowanego przyczynku linowego oraz dużych niepewności pomiarowych mierzonych wielkości. Bibliografia 1. Tablice fizyczno-astronomiczne, Warszawa: wydawnictwo Adamantan, 2005, s. 172, tabela Przewodnictwo elektryczne metali. 2. Materiały do ćwiczeń z II Pracowni Fizycznej, Uniwersytet Jagielloński. 3. Eisberg, Resnick, Fizyka kwantowa atomów, cząsteczek, jąder i cząstek elementarnych, Warszawa: wydawnictwo PWN, 1989. 4. Szpolski, Fizyka atomowa cz. 1, Warszawa: wydawnictwo PWN, 1953. 6