Relazione di fisica su esperimento leggi di Ohm, Appunti di Fisica

Scarica Relazione di fisica su esperimento leggi di Ohm e più Appunti in PDF di Fisica solo su Docsity! Relazione di Fisica : PRIMA E SECONDA LEGGE DI OHM GRUPPO n° Nome e Cognome Classe Data OBIETTIVO DELL’ESPERIMENTO Obiettivo dell’esperimento è stato verificare la prima e la seconda legge di Ohm. La prima legge di Ohm stabilisce una relazione lineare fra la corrente I che circola in una resistenza e la differenza di potenziale ΔVV ai capi della resistenza stessa, il cui coefficiente di proporzionalità è il valore di resistenza R. ∆V=R I La seconda legge di Ohm mette in relazione il valore della resistenza R al parametro di resistività  del materiale di cui la resistenza è formata alla sezione S della resistenza ed alla sua lunghezza L. R=ρ L S STRUMENTI UTILIZZATI  Banco di 6 resistenze  Amperometro ( sensibilità = 0,01 A)  Voltmetro (sensibilità = 0,01 V)  Cavi elettrici  Generatore di corrente DESCRIZIONE DELL’ ESPERIMENTO Si è dato inizio all’esperimento collegando, mediante cavi elettrici, il generatore di corrente alla resistenza utilizzata. Successivamente per misurare la corrente nella resistenza, si è inserito un amperometro in serie alla resistenza stessa. Inoltre, si è collegato in parallelo alla resistenza un voltmetro per rilevare il valore della differenza di potenziale ai capi della resistenza (Figura 1). Nella sesta prova sono stati connessi due resistori in serie (Figura 2). Si è ripetuto tale procedimento in sei prove consecutive variando la resistenza, in termini di materiale utilizzato, diametro e lunghezza del cavo. Nelle prove 1, 2, 3, 4, 6 il materiale utilizzato è costantana, mentre nella prova 5 si è utilizzato ottone. In ogni prova sono stati impressi diversi valori di corrente misurati con precisione tramite l’amperometro e si è rilevata la differenza di potenziale ai capi del resistore. 1 Figura 1. Circuito di misura con un resistore Figura 2. Circuito di misura con due resistori in serie ANALISI DEI DATI Le misurazioni riportate nella prima prova sono rappresentate in Figura 3, in Tabella 1 sono rappresentati i valori numerici della differenza di tensione misurata ΔVV, dell’errore assoluto sulla tensione aΔVV , dell’errore percentuale sulla tensione rΔVV % (-), di corrente misurata I, dell’errore assoluto sulla corrente aI, dell’errore percentuale sulla corrente rI % (-) e infine della resistenza calcolata come R= ∆V I mentre in Tabella 2 sono riportati il valore medio Rm della resistenza, l’errore assoluto sulla resistenza a e l’errore relativo r. 2 ΔV (V)V (V) aΔV (V)V (-) rΔV (V)V % (-) I (A) aI (-) rI % (-) R (Ω)) 0,26 0,02 7,7% 0,20 0,02 10,0% 1,30 0,60 0,02 3,3% 0,47 0,02 4,3% 1,28 0,90 0,02 2,2% 0,72 0,02 2,8% 1,25 1,34 0,02 1,5% 1,04 0,02 1,9% 1,29 1,68 0,02 1,2% 1,30 0,02 1,5% 1,29 2,08 0,02 1,0% 1,61 0,02 1,2% 1,29 Tabella 5. Valori di tensione e corrente rilevati nella terza prova Rm (Ω)) a (-) r % (-) 1,28 0,02 1,6% Tabella 6. Valore medio di resistenza ed errore relativo nella terza prova 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 f(x) = 5.27 x + 0 R² = 1 I (A) D V (V)V ) Figura 6. Valori di tensione e corrente rilevati nella quarta prova ΔV (V)V (V) aΔV (V)V (-) rΔV (V)V % (-) I (A) aI (-) rI % (-) R (Ω)) 0,37 0,02 5,4% 0,07 0,02 28,6% 5,29 0,83 0,02 2,4% 0,16 0,02 12,5% 5,19 1,29 0,02 1,6% 0,24 0,02 8,3% 5,38 1,84 0,02 1,1% 0,35 0,02 5,7% 5,26 2,25 0,02 0,9% 0,43 0,02 4,7% 5,23 2,75 0,02 0,7% 0,52 0,02 3,8% 5,29 Tabella 7. Valori di tensione e corrente rilevati nella quarta prova Rm (Ω)) a (-) r % (-) 5,27 0,11 2,1% Tabella 8. Valore medio di resistenza ed errore relativo nella quarta prova 5 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 f(x) = 0.44 x + 0.01 R² = 1 I (A) D V ( V ) Figura 7. Valori di tensione e corrente rilevati nella quinta prova ΔV (V)V (V) aΔV (V)V (-) rΔV (V)V % (-) I (A) aI (-) rI % (-) R (Ω)) 0,13 0,02 15,4% 0,31 0,02 6,5% 0,42 0,35 0,02 5,7% 0,78 0,02 2,6% 0,45 0,60 0,02 3,3% 1,32 0,02 1,5% 0,45 0,84 0,02 2,4% 1,88 0,02 1,1% 0,45 1,04 0,02 1,9% 2,34 0,02 0,9% 0,44 1,30 0,02 1,5% 2,98 0,02 0,7% 0,44 Tabella 9. Valori di tensione e corrente rilevati nella quinta prova Rm (Ω)) a (-) r % (-) 0,44 0,01 2,3% Tabella 10. Valore medio di resistenza ed errore relativo nella quinta prova 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 f(x) = 2.61 x + 0 R² = 1 I (A) D V ( V ) Figura 8. Valori di tensione e corrente rilevati nella sesta prova 6 ΔV (V)V (V) aΔV (V)V (-) rΔV (V)V % (-) I (A) aI (-) rI % (-) R (Ω)) 0,33 0,02 6,1% 0,12 0,02 16,7% 2,75 0,72 0,02 2,8% 0,28 0,02 7,1% 2,57 1,13 0,02 1,8% 0,44 0,02 4,5% 2,57 1,63 0,02 1,2% 0,62 0,02 3,2% 2,63 2,07 0,02 1,0% 0,79 0,02 2,5% 2,62 2,50 0,02 0,8% 0,96 0,02 2,1% 2,60 Tabella 11. Valori di tensione e corrente rilevati nella sesta prova Rm (Ω)) a (-) r % (-) 2,62 0,13 5,0% Tabella 12. Valore medio di resistenza ed errore relativo nella sesta prova Esaminando in particolare i valori degli errori relativi si nota come nelle prove 1,2,3,4,5 si siano ottenuti valori molto bassi, confermando quindi con ottima precisione la prima legge di Ohm. Per quanto riguarda infine la prova 6 il valore leggermente superiore di errore relativo (5%) può essere spiegato con il fatto che lunghezza del filo è raddoppiata, aumentando così il peso di eventuali incertezze sulla lunghezza stessa. Per quanto riguarda la verifica della seconda legge di Ohm in Tabella 13 sono riportati il diametro del resistore d, il raggio r, la sezione S e la lunghezza L, mentre in Tabella 14 sono riportati i valori di resistenza media Rm, il valore di resistività mediaρm, calcolato in base alla legge di Ohm ρm=Rm S L e il valore di resistività teorico del materiale ρT d (mm) r (mm) S (m2) L (m) PROVA 1 1,00 0,50 7,85  10 -7 1,00 PROVA 2 0,50 0,25 1,96  10 -7 1,00 PROVA 3 0,70 0,35 3,85  10 -7 1,00 PROVA 4 0,35 0,175 9,62  10 -7 1,00 PROVA 5 0,50 0,25 1,96  10 -7 1,00 PROVA 6 0,70 0,35 3,85  10 -7 2,00 Tabella 13. Diametro, raggio, superficie e lunghezza del resistore Rm (Ω)) m (Ω) m) T (Ω) m) PROVA 1 0,65 5,1  10-7 4,9  10 -7 PROVA 2 2,63 5,2  10-7 4,9  10 -7 PROVA 3 1,28 4,9  10-7 4,9  10 -7 PROVA 4 5,27 5,1  10-7 4,9  10 -7 PROVA 5 0,44 8,62  10-8 0,07  10 -6 PROVA 6 2,62 5,0  10-7 4,9  10 -7 Tabella 14. Resistenza media, resistività sperimentale e resistività teorica VALUTAZIONE DELL’ESPERIMENTO 7