1. No category

1|side
2|side
Formål
Formålet med denne øvelse er, at bestemme den specifikke elektriske modstand af en metallisk leder. Vi vil
altså finde ud af hvor stod modstand der er når man sender en strøm gennem en metaltråd.
Apparaturer
Til denne øvelse skal der bruges et Ohm-meter til at måle modstanden. To 50 cm lange konstantan tråde
med en tykkelse på henholdsvis 0,5 og 0,25 mm i diameter. Et kalorimeter til at opbevare vand i og sører
for mindre energitab under forsøget. En strømforsyning med to ledninger skal også bruges. Et termometer
skal bruges til at måle vandets temperatur.
Teori
Når der løber en strøm gennem fx en ledning, opstår der en modstand. Denne afhænger af forskellige
faktorer. Ved hjælp af forsøg og formler vil denne modstand regnes ud på forskellige måder. Derved er det
muligt at sammenligne resultaterne og mindske fejlkilderne.
Fremgangsmåde
Denne øvelse er delt op i flere punkter. Derved er der flere fremgangsmåder der skal gennemgås.
1. Den elektriske modstand af de to forskellige konstantantråde skal måles ved hjælp af et
Ohm-meter. Det gøres ved at to ledninger sættes i apperatet. De er forbundet af
konstantantråden. Ohm-meteret udsender en svag strøm, og kan derved måle den
elektriske modstand i tråden. For at finde den specifikke modstand, skal man derefter
bruge formlen R=ρ*L/A. De to resultater skal derefter sammenlignes og der skal findes
eventuelle fejlkilder.
2. De samme værdier skal bestemmes ved hjælp af et kalorimeter. De to tråde skal
opvarmes ved at tilsluttes til strømforsyningen. Derved bliver den varm. Temperaturen
af vand i kalorimeteret findes ved hjælp af et termometer. En af trådene puttes i vandet.
Derved stiger temperaturen i vandet. Der er blevet tilført en energi til vandet. Denne
energi kan regnes ud. Derefter kan man bestemme mostanden ved at regne baglens i
givne formler. Disse to metoder er uafhængige af hinanden, hvilket vil sige, at
resultaterne fra det første forsøg ikke skal bruges i det andet forsøg. Fejlkilder skal også
formindskes.
3. Efter resultaterne er fundet, skal de sammenlignes med de resultater der er kommet i
forbindelse med teorien, altså dem der er blevet udregnet. Teorien tager ikke højte for
energitab, men regner med at det er et lukket kredsløb. Derfor vil der være stor forskel
på måleresultaterne og de udregnet resultater.
4. Forklar hvilke fejlkilde der er optrådt under forsøget. Vurder hvilken betydning de hver
især har haft.
3|side
1. Opgave
Udregninger
Allerførst skal modstanden findes ved hjælp af formlen R=ρ*L/A.
R = den m odstand der skaludregnes Ω
L = trådens længde = 0,5 m.
Atynd = den tynde tråds tværsnitarial = 0,0001252 * π = 0,000000049 m2
Atyk = den tykke tråds tværsnitarial = 0,000252 * π = 0,00000019 m 2
ρ = konstantans ledningsevne (idette tilfælde) = 0,5*10-6
Rtynd = 0,5*10-6*0,5/0,000000049 = 5,09296 Ω
Rtyk = 0,5*10-6*0,5/0,00000019 = 1,27324 Ω
Forsøg
I de følgende forsøg vil de samme resultater regnes ud. Dette vil dog være på en anden måde. ved hjælp af
et forsøg. De to tråde tilsluttes, som sagt, hver for sig til Ohm-meteret. Modstanden kan derved måles.
Når modstanden er fundet, er det også vigtigt at tages højde for modstanden i ledningerne fra Ohmmeteret til tråden. Det er for at mindske fejlkilderne. De har en modstand på 0,5 Ω .
Rtynd = 4,6 - 0,5 = 4,1 Ω
Rtyk = 1,5 – 0,5 = 1 Ω
4|side
2. Opgave
Udregninger
Ved hjælp af formlerne A=R*I2*T , skal skal Joul pr sekunt udregnes. I forsøget nedenfor udregnes dette
også. Derved kan de to forskellige resultater sammelignes.
Atynd = den energi der skal udregnes ved den tynde tråd J/sek
Atyk = den energi der skal udregnes ved den tykke tråd J/sek
Rtynd = D en m odstand der blev udregnet i1.O pgave (5,09296 Ω )
Rtyk = Den modstand der blev udregnet i 1. Opgave (1,27324 Ω )
I = strømstyrke i Ampere = 5
T = tid i sekunter = 60
Atynd = 5,09296*52*60 = 7639,44 J/sek
Atyk = 1,27324*52*60 = 7631909,86 J/sek
Forsøg
I denne del skal den samme værdi bestemmes. Derved kan man stille resultaterne op mod hinanden, og
sammenligne dem med hinanden. A skal findes ved følgende formel A = (mH20*CH2O+mkal*CAl)*∆t Når man
har fundet A i dettte forsøg, kan man finde modstanden ved denne formel A/(T*I2) = R .
Atynd = den energi der skal udregnes ved den tynde tråd J/sek
Atyk = den energi der skal udregnes ved den tykke tråd J/sek
mH20 = vægten af vandet = 0,1 kg
CH2O = vands specifikke varmekapasitet = 4182
mkal = vægten af kalorimeteret = 0,087 kg
CAl = aluminiums specifikke varmekapasitet = 880
∆ttynd = temperaturforskellen på vandet under forsøget ved den tynde tråd = 10,4 oC
∆ttyk = temperaturforskellen på vandet under forsøget ved den tykke tråd = 2,7 oC
Rtynd = modstanden der udregnes ved den tynde tråd
Rtyk = modstanden der udregnes ved den tykke tråd
Atynd = (0,1*4182+0,087*880)*10,4 = 5145,5 J/sek
Atyk = (0,1*4182+0,087*880)*2,7 = 1335,9 J/sek
Rtynd = 5145,5/(60*52)= 3,43033 Ω
Rtyk = 1335,9/(60*52)= 0,890568 Ω
5|side
3. Opgave
Her startes med udregningerne og resultaterne fra 1. opgave. De skal sammelignes med hinanden, for at
give en forståelse af hvor stor afvigelsen er, og derved hvor stort energitabet har været.
Afvigelsetynd = 100 – 4,1/5,09296 * 100 = 19,4967 %
Afvigelsetyk = 100 – 1/1,27324 * 100 = 21,4602 %
Der kan ses at der en en temmelig stor lighed mellem de forskellige resultater. Der er dog et tab på omkring
de 20 pct.
Bagefter skal udregningerne og resultaterne fra 2. opgave bruges. De skal sammelignes med hinanden, for
at give en forståelse af hvor stor afvigelsen er, og derved hvor stort energitabet har været.
Afvigelsetynd = 100 –3,43033/5,09296 * 100 = 32,6457 %
Afvigelsetyk = 100 – 0,890568/1,27324 * 100 = 30,0549 %
Ved denne øvelse var det meningen at fejlkilden skulle minimeres. Dette har til syneladne ikke været
tilfældet, da afvigelsen er steget til omkring de 30 pct. Det kan der være adskellige grunde til, som jeg vik
komme ind på i 4. opgave.
4. opgave
Grunden til at der er denne afvigelse, som der er talt om tideligere, kan der være mange grunde til. En af
grundene er at der ved udregningen er regnet med et lukket kredsløb uden energitab. Dette kan ikke lade
sig gøre, så der vil altid forsvinde noget energi. Dette kaldes for fejlkilder. Der kan optræde en del fejlkilder
under disse forsøg. Der er noget af energien der er gået tabt da trådene blev varme under 1. forsøget. Det
kan være at der har været mere eller mindre nøjagtige beregninger. Det kan også være at de tråde vi fik
ikke var af helt ret materiale, men indeholdte forskellige affaldsstoffer, der ikke er ledende. Der er mange
ting der spiller ind under dette. Men en forholdsvis lille afvigelse på omkring 20 pct er ikke helt dårlig når vi
er nede i så små mængder.
Ved 2. Opgave var det som sagt meningen at fejlkilderne skulle minimeres. Dette er tydeligvis ikke tilfældet.
En af grundene kan være at den første måling ved 1. Opgave, har været utorlig præcis, iforhold til det
energitab der plejer at være ved disse forsøg. Som i 1. Opgave, kan det også være at der har været mere
eller mindre nøjagtige beregninger. Det kan også være at den tråd vi fik ikke var af helt ret materiale, men
indeholdte forskellige affaldsstoffer, der ikke er ledende. Der er noget energi der er blevet overført til lyften
omkring den inderste del af kalorimeteret. Der er mange ting der spiller ind under dette, da energi hurtigt
kan overføres til andre materialer og luften.
6|side
Konklusion
Ved denne opgave kan man konstatere at der er ubeskrivelig mange faktore at tage højde for, når man
snakker om fejlkilder i forhold til teorien. Der er nogle metoder der er bedre end andre til at formindske
disse. Når man er nede og regne med så små mængder, vil det ikke være usedvanligt med en noget større
afvigelse. Det er nu også mere vigtigt at de to forsøg i hver opgave har nogenlunde den samme afvigelse. At
de altså har samme pct. afvigelse i samme forsøg. Det viser at det er de samme fejlkilder der optræder, og
ikke en forkert måling eller lignende.