חקירת האופייני של רכיבים שונים
תרגיל מורחב–במעגל חשמלי
Data Studio
:שם קובץ הניסוי
Characteristic_L.ds
2' חוברת מס
חשמל: כרך
משה גלבמן: מאת
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
חקירת האופייני של רכיבים שונים
גרסה מורחבת–במעגל חשמלי
Data Studio
מטרה
. רכיבים שונים במעגל חשמלי מגלים הענות שונה לשינוי הזרם בגין השינוי של המתח
.לחקור את הקשר בין המתח לבין הזרם לרכיבים שונים במעגל החשמלי : מטרת התרגיל
. טרמיסטור ופוטורזיסטור , Ledנורת , נורת להט , נגדים שוניםנחקור את התכונות של שלושה
.הפונקציה המתארת את התלות של המתח בזרם נקראת האופייני של הרכיב החשמלי
תיאוריה
Rמוגדר כהתנגדות ומסומן , )אמפרים (iוזרם של ) וולטים (uהיחס בין המתח
R( .) ביחידות אומים ui
=
.רים רבים התנגדותו של הרכיב תלויה בכיוון הזרם ובקצב השתנות המתחבמק
מתנהג לפי -נאמר כי הרכיב הנבדק הוא אומי , כאשר הקשר בין המתח לבין הזרם הוא יחס ישר
. הרכיבים האומים נקראים נגדים). הזרם ביחס ישר למתח וביחס הפוך להתנגדות(חוק אום
ההספק המרבי שמותר , התנגדות הנגד: נגד שלושה פרטיםהיצרנים של נגדים מציינים על ה
. להעמיס על הנגד והדיוק של הנגד
R .: חישוב ההתנגדות של הנגד נעשה לפי הנוסחה lA
= ⋅ρ
ρ - ההתנגדות של יחידת ממדים( התנגדות סגולית.(
l -אורך המוליך .
A -שטח חתך הרוחב .
. גולית תלויה בטמפרטורהההתנגדות הס
ההתנגדות , בפחם ובאלקטרוליט. ההתנגדות הסגולית גדלה עם עליית הטמפרטורה, במתכות
. הסגולית קטנה עם עליית הטמפרטורה
.α: בטמפרטורה נתון על ידי הנוסחהαמקדם התלות של ההתנגדות הסגולית ρ
ρ=
1 ddT
. ל יחידה בטמפרטורה נגדות הסגולית מביע את השינוי היחסי בהתαהמקדם dρρ
17 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
גדלה ההתנגדות , כאשר הנחושת מתחממת. 39 של נחושת היא αהמקדם : לדוגמה
טמפרטורת הסביבה ( - לכל מעלה ביחס להתנגדות הסגולית ב 0.39% -הסגולית ב
).המקובלת
10 13. ⋅ −
Co
20o C
i במידה . שהופך בנגד לאנרגיית חוםנמסר לנגד הספק של , i זורם זרם R נגד כאשר דרך
טמפרטורת הנגד עולה והתנגדותו לכן , i -וקצב המסירה של אנרגיית החום לסביבה קטנה מ
האנרגיה הספק: הטמפרטורה מפסיקה להעלות רק כאשר נוצר שיווי משקל תרמי. משתנה
התהליכים שבהם עוברת אנרגיית חום . י הסביבה"שווה להספק האנרגיה שנספג ע, הנמסר לנגד
תהליכים (הם תהליכים איטיים יחסית ) עשרות מעלות(מהנגד אל הסביבה בטמפרטורות נמוכות
התהליך של קרינת ) מעלות500 - 400מעל (רק בטמפרטורות גבוהות ). של הולכת חום והסעת חום
.נרגיית החום נעשה דומיננטיא
2 R
R2
כמות (יש להגדיל את קיבול החום , כדי שתשמר התנגדות הנגד קבועה בטמפרטורת החדר
לשם כך עוטפים את הנגד במעטפת קרמית . שלו) האנרגיה הדרושה לחמם את הגוף במעלה אחת
. גודל העטיפה תלוי בהספק המרבי שהנגד נועד לעמוד בו. או מתכתית
כדי לקבל קרינת אנרגיה ) מעלות3000 - 2500(עונינים בטמפרטורות גבוהות מאוד בנורת להט מ
הספק האנרגיה המוקרן ליחידת שטח Stefan - Bolzmannבהתאם לחוק . בתדירות האור
σ .: פרופורציונלי לחזקה הרביעית של הטמפרטורה המוחלטת לפי הנוסחה ⋅ T4
σ = ⋅ −567 10 82 4.( )
Wattm Ko
i T⋅ = ⋅ ⋅σ 4
שיווי המשקל התרמי , ) מעלות1000הטמפרטורה של חוט הלהט מעל (הנורה דולקת בשעה ש
: מסמן את שטח המעטפת של חוט הלהטSהאות . V:מתקבל כאשר
S D .
S
= ⋅ l⋅π
l -אורך חוט הלהט .
D -הקוטר של חוט הלהט .
). וולט לשניה0.5(מתח בקצב איטי נשנה את ה, כשנחקור את תלות המתח בזרם של נורת להט
לכן תעלה . אין די זמן ליצירת שיווי משקל תרמי, למרות הקצב האיטי של הגדלת המתח
יש לצפות מהגרף המתאר את תלות המתח בזרם להתנהגות שונה . הטמפרטורה של חוט הלהט
ויה בחזקה תל-איטית (בזמן שבו העברת האנרגיה לסביבה נעשית בעיקר על ידי הולכה והסעה
לעומת הזמן שבו העברת האנרגיה לסביבה מתקיימת בעיקר על ידי ) הראשונה של הטמפרטורה
השינוי הצפוי יהיה בגידול מהיר של ). תלויה בחזקה הרביעית של הטמפרטורה-מהירה (קרינה
בחרנו , למטרת התרגיל. התנגדות חוט הלהט של הנורה בשל העליה המהירה של הטמפרטורה
בקצב שינוי כזה של המתח אשר מבליט היטב את השוני במסירת האנרגיה לסביבה במיוחד
במצבים שבהם לא מתקיים -בתהליך הקרינה לעומת מה שקורה בתהליכים של ההולכה והסעה
.שיווי משקל תרמי
18 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
כל . מתקיימים תהליכים פיזיקליים שונים לגמרי מאשר בנורת להט ) ledדיודה (Ledבנורת
. ה מצמד של שני גבישים כאשר לאחד יש עודף מטען חיובי ולשני עודף מטען שלילידיודה בנוי
במקום הצימוד של שני הגבישים נוצר מחסום פוטנציאל שלא מאפשר מעבר מטענים מגביש אחד
. גדל מחסום הפוטנציאל ולכן הדיודה לא מוליכה, במצב שהדיודה מחוברת למתח נגדי. לשני
בדיודה . קטן מחסום הפוטנציאל ולכן הדיודה מוליכה, למתח תומךכאשר מחברים את הדיודה
ledאחד הגבישים מכיל חומר הפולט אור באורך גל מסוים בזמן . מחסום הפוטנציאל גדול יחסית
המחוברות בכיוון ledבנורית שנחקור במהלך התרגיל מותקנות שתי דיודות . שהדיודה מוליכה
, כאשר הנורה מחוברת למקור מתח. והשני בגוון אדום, וון ירוקהולכה נגדי ופולטות אור האחד בג
החלפת כיוון הזרם מחליפה את הדיודה הפעילה . מוליכה רק אותה הדיודה שמקבלת מתח תומך
).ירוק ו לאדום(ולכן את גוון האור
NTCישנם המכונים . הוא רכיב שהתנגדותו תלויה בטמפרטורה ) Thermistor(טרמיסטור
)negative temperature coefficient ( והמכונים , אשר התנגדותם קטנה אם עליית הטמפרטורה
PTC) positive temperature coefficient (אשר התנגדותם גדלה אם עליית הטמפרטורה .
:בתרשים מעגל חשמלי נהוגים הסימונים
.השימוש בטרמיסטורים הוא במדידה ובקרה על טמפרטורה
בטמפרטורה של ohm 800 שהתנגדותו כ NTCמשתמשים בטרמיסטור מהסוג , ך התרגיל במהל
0°C 50° ובטמפרטורה שלC 130 התנגדותו כohm.
סימונו בתרשים מעגל . רכיב שהתנגדותו תלויה בעוצמת התאורה) Photoresistor(פוטורזיסטור
:חשמלי
19 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
.ה על עוצמת האורהשימוש בפוטורזיסטור הוא במדידה ובקר
בחושך , בתאורת אור יום Ω 280במלך התרגיל משתמשים בפוטורזיסטור שהתנגדותו כ
.MΩ 4.5התנגדותו כ
תהליך המדידה
:להלן תרשים סכמתי של המעגל החשמלי
תרשים המעגל: 1תמונה
. של הממשק משמשת מקור המתח למעגלoutput 5v/300mAהיציאה
2תמונה
הבחירה מתבצעת . שניות10 במשך זמן של 5v עד 0 -בוחרים במתח המשתנה בצורה ליניארית מ
).2תמונה (Signal Generatorבאמצעות החלון
.Pos Ramp Up Weve Function , 0.1 Hz , 5 V: הבחירה
20 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
.בחירה זו חוסכת שינוי ידני של המתח
. המתח והזרם נמדדים בעזרת חישן מתח וחישן זרם
. מדידות לשניה100המדידות מתבצעות בקצב של . שניות9.5משך זמן המדידות
הרכבת מערכת המדידה
חקירת : " הפעל את המחשב ובחר בקובץ, מופעלScience Workshop 750כאשר הממשק . 1
".האופייני של רכיבים שונים במעגל חשמלי
).3תמונה (Bזרם לכניסה האנלוגית ואת חישן הAחבר את חישן המתח לכניסה האנלוגית . 2
החיבורים לממשק: 3תמונה
).1תמונה (וחבר את המעגל ) RLC CIRCUIT: בלוח החיבורים (10Ωבחר בנגד של . 3
).2תמונה (הפרמטרים של מקור המתח מוגדרים . 4
קליטת הנתונים
נגדים-נושא ראשון
:הרצה ראשונה
. להפעלת המדידהלחץ על
). Linear Fit( ובחר קו הרגרסיה הליניארי לחץ על , כאשר המדידה נעצרת
).1גרף (הדפס אותו . י לחיצה על "מקד את הגרף ע
21 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
:הרצה שניה
. 33Ωהחלף את החיבורים לנגד של
. ה להפעלת המדידלחץ על
).2גרף (הדפס אותו . י לחיצה על "מקד את הגרף ע, כאשר המדידה נעצרת
1גרף
2גרף
:הרצה שלישית
.100Ωהחלף את החיבורים לנגד של
. להפעלת המדידהלחץ על
22 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
).3גרף (הדפס אותו . י לחיצה על "מקד את הגרף ע, כאשר המדידה נעצרת
3גרף
ניתוח שלושת ההרצות הראשונות
.הסבר? האם שלושת הנגדים שחקרת מתנהגים לפי חוק אום: שאלה
שלושת , מסיבה זו. של שלושת הנגדים מתארים יחס ישר) המתח כנגד הזרם(האופייני : תשובה
.וק אוםמתנהגים לפי ח, הנגדים שחקרנו
.הסבר. מצא את ההתנגדות של כל נגד: שאלה
בהתחשב . ההתנגדות היא השיפוע של הגרף מתח כפונקציה של הזרם, לפיכך: תשובה
:יש להציג רק את הספרות הבטוחות, בסטיית התקן במדידת השיפוע
iuR
ΔΔ
=
10.046 Ω , 32.85 Ω , 100.0 Ω.
לפי נתוני . של כל אחד מהנגדים) השווה למה שרשום ליד כל נגד(ת חשב את הטעות היחסי: שאלה
.הסבר? האם הנגדים עמדו בתקן שהיצרן קבע . ±5% היצרן הדיוק של שלושת הנגדים הוא
.*.% ; ; : תשובה 460100100460
=%.*. 45010033150
=%.*. 00301001000030
=
.כל הנגדים עומדים בתקן
23 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
בנוי להספק של 33Ωהנגד של , 10W בנוי להספק של 10Ω נתוני היצרן הנגד של לפי: שאלה
5W 100 והנגד שלΩ 2 בנוי להספק שלW . הסבר את הקשר בין מבנה הנגד לבין ההספק המרבי
.שמותר להעמיס את הנגד
המעטפת גדולה. תלוי בהספק המרבי הנדרש) חומר קרמיק(גודל המעטפת של הנגד : תשובה
.W 2 וקטנה ביותר עבור הספק של W 10ביותר עבור ההספק של
מקד את . בטל את החישוב הסטטיסטי. הצג במערכת צירים משותפת את שלוש ההרצות: תרגיל
.הסבר. התאם לכל גרף את הנגד שהגרף מייצג). 4גרף (הגרף והדפס אותו
4גרף
.רשום בתוך הגרף: פתרון
נורת להט-ני נושא ש
:הרצה רביעית
. 0.22A - ו 7.5vהחלף את הנגד בנורת להט של
. להפעלת המדידהלחץ על
).5גרף (הדפס אותו . והגדל אותו על כל המסךי לחיצה על "מקד את הגרף ע
24 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
5גרף
הרצה רביעית: ניתוח תוצאות
.הסבר? האם נורת הלהט מתנהגת לפי חוק אום, אור תוצאות המדידהל: שאלה
נורת הלהט אינה מתנהגת לפי חוק -. אינו מתאר יחס ישר) גרף מתח כנגד הזרם(אפיין : תשובה
.אום
. יש עליה מהירה של טמפרטורת הנורה, אמפר0.095 לבין 0.085כאשר הזרם משתנה בין : שאלה
?מדוע
).4תמונה ( Experiment Calculatorהעזר בחלון
הצג את הגרף של תלות . הגדר את המשתנים כמתח וזרם. כתוב את הנוסחה לחישוב ההתנגדות
.הדפס את הגרף). 6גרף (ההתנגדות בזרם
).6גרף ( העזר גם בגרף המתאר את תלות ההתנגדות בזרם 2לצורך התשובה לשאלה
4תמונה
25 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
6גרף
זה מתרחש . מצביע על עליה מהירה של הטמפרטורה, גידול חד של התנגדות הנורה:תשובה
מה –בטמפרטורה שבה עיקר מעבר אנרגיה לסביבה מתרחש בתהליכי הולכה והסעה איטיים
. שגורם לחימום מהיר של חוט הלהט
.הסבר תופעה מוזרה זו. הגרף מראה כי קיים טווח שבו המתח גדל והזרם קטן: שאלה
.גדול מקצב גידול המתח) בגלל עליית הטמפרטורה(כי קצב גידול ההתנגדות :תשובה
תהליך מסירת האנרגיה לסביבה מתרחש בעיקר על ידי , אמפר0.09 -כאשר הזרם גדול מ : טענה
.הסבר את השיקולים לטענה המוצגת. קרינה
קר על ידי קרינה בגין בטמפרטורות גבוהות תהליך מסירת האנרגיה לסביבה מתרחש בעי: תשובה
0.09 -כאשר הזרם גדול מ . התלות של הספק קרינת החום בחזקה הרביעית של הטמפרטורה
מכך ניתן ללמוד כי הטמפרטורה של הנורה מספיק גבוהה . מתמתנת העלייה של התנגדות, אמפר
.לשדר הספק גדול של אנרגיה בצורה של קרינת חום
הסבר את הסיבות . התנגדות הנורה כמעט ולא משתנה, פר אמ0.04 -כאשר הזרם קטן מ : שאלה
.לכך
טמפרטורת הנורה בזרמים קטנים אלה כמעט ואינה משתנה קצב החימום דומה לקצב : תשובה
.איבוד החום לסביבה
שיש לה טמפרטורת Wolfram (Tungsten)חוט הלהט של הנורה עשוי מיסוד מתכתי : שאלה
Wolframמקדם הטמפרטורה של ההתנגדות המתכת ). צלזיוס מעלות3400(היתוך גבוהה מאוד
26 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
o : תשובה
RRT 963
0045.0313
0
≈⋅
=⋅
Δ=Δ
α
oT 1636≈Δ
. אום25 עד 3 - מ מצא את שינוי הטמפרטורה המתאימה לתחום שינוי ההתנגדות: שאלה
: תשובה
Led נורת -נושא שלישי
:הרצה חמישית
אחת : Ledהנורית מכילה שתי דיודות . בטור לנורה150Ω בכן נגד של Led -חבר את נורת ה
. מאירה באור ירוק והשניה באור אדום
. הצג גרף של מתח כנגד הזרם
.רשום באיזה צבע מאירה הנורה. ת המדידה להפעללחץ על
. להפעלת החישוב של קו המגמהלחץ על , כאשר המדידה נעצרת
סמן את הקטע הליניארי של הגרף והעבר את קו רגרסיה . י לחיצה על"מקד את הגרף ע
(Linear Fit) . 7גרף (הדפס את הגרף.(
7גרף
27 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
:הרצה שישית
). החלפת קיטוב מתח המקור( החלף את החיבורים של המתח במחולל
. שים לב לצבע שבו הנוריות מאירה. להרצת המדידהלחץ על
). 8גרף (העבר קו רגרסיה על החלק הישר המסומן בגרף . י לחיצה על "מקד את הגרף ע
.הדפס את הגרף
8גרף
9גרף
. Ledהצג במערכת צירים משותפת את שתי ההרצות האחרונות בנורת
28 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
. י לחיצה על"מקד את הגרף ע
).9גרף (הדפס את הגרף
ניתוח ההרצות החמישית והשישית
האם הדיודות :שאלה Led . הסבר? מתנהגות לפי חוק אום . ה מוליכה זרם רק בכיוון אחד לכן היא אינה מתנהגת בהתאם לחוק אום הדיוד:תשובה
הסבר כיצד ניתן לגלות כי הנורה מכילה שתי דיודות בכיוון , לאור תוצאות המדידה:שאלה
?הולכה נגדי
כאשר מחליפים את הקיטוב . בקיטוב אחד של מקור המתח הדיודה מאירה בצבע ירוק: תשובה
.מאירה בצבע אדום) אחרת (הדיודה, של מקור המתח
.Led העזר בפרמטרים של קו המגמה למציאת מתח ההפעלה של הנוריות :שאלה
קצת ( מקום החיתוך של קו המגמה את ציר המתח נותן את מתח ההפעלה של הדיודה :תשובה
V2 ).מתחת ל
קח בחשבון את . Led העזר בפרמטרים של קו המגמה למציאת ההתנגדות של הנורות:שאלה
. הנגד המחובר בטור עם הדיודות
.הנגד שמחובר בטור+ השיפוע של קו המגמה נותן את ההתנגדות של הדיודה :תשובה
?ואינה מוליכה בכיוון נגדי , מדוע הדיודה מוליכה זרם רק בכיוון אחד: שאלה
, יל עודף מטען שליליבמקום הצימוד של גביש המכיל עודף מטען חיובי עם גביש המכ: תשובה
מתח . נוצר מחסום פוטנציאל המונע מעבר מטענים חופשיים מהגביש האחד לשני באחד הכוונים
מגדיל את מחסום , מתח נגדי. ואז הדיודה מוליכה, מקטין את מחסום הפוטנציאלי, תומך
.ואז הדיודה אינה מוליכה, הפוטנציאל
טרמיסטור-נושא רביעי
:הרצה שביעית
הצג גרף ). במקביל לחיבורים של חישן המתח(ת הטרמיסטור בעזרת לוח חיבורים מיוחד חבר א
. של מתח כנגד הזרם
.רשום את הטמפרטורה. להפעלת המדידהלחץ על
. י לחיצה על"מקד את הגרף ע
).10גרף (הדפס את הגרף . (Linear Fit) והעבר את קו רגרסיה לחץ על
29 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
טרמיסטור בטמפרטורה נמוכה: 10גרף
:הרצה שמינית
הצג גרף של מתח . לתוך כוס עם מים מזוקקים חמים הכנס את הטרמומטר ואת הטרמיסטור
. כנגד הזרם
.רשום את הטמפרטורה. להפעלת המדידהלחץ על
. עלי לחיצה "מקד את הגרף ע
).11גרף (הדפס את הגרף . (Linear Fit) והעבר את קו רגרסיה לחץ על
טרמיסטור בטמפרטורה גבוהה: 11גרף
30 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
ניתוח ההרצות השביעית והשמינית
?האם הטרמיסטור מתנהג לפי חוק אום: שאלה
תלות הזרם , לכן. יד יחס ישר-ל הטרמיסור מתואר עלבטמפרטורה קבועה האופייני ש: תשובה
. במתח מתנהג לפי חוק אום
?האם ניתן למדוד טמפרטורה בעזרת טרמיסטור: שאלה
אם הקשר בין שינוי ההתנגדות לעליית הטמפרטורה הוא קשר . משמעית-התשובה לא חד: תשובה
גרף המתאר את –רך בגרף כיול יש צו, במידה וקשר זה אינו ליניארי. ליניארי התשובה חיובית
. תלות ההתנגדות בטמפרטורה
.השימוש בטרמיסטור למדידת טמפרטורה מחייב גרף כיול: הערה
.חשב את השינוי היחסי של ההתנגדות לכל מעלה צלסיוס: מטלה
0RtR . ואת ההתנגדות אחרי החימום ב נסמן את ההתנגדות לפני החימום ב : תשובה
:חישוב השינוי היחסי בהתנגדות
805.05.706
5.7061.138
0
0 −=−
=−
=Δ
RRR
RR t
o
Cttt o2.417.159.5612 =−=−=Δ
:חישוב השינוי בטמפרטורה
:חישוב השינוי היחסי של ההתנגדות לכל מעלה
%95.10195.02.41
805.0
0
0 −=−=−
=Δ
Δ=
Δ
Δ
tRR
tRR
.תה לפני החימוםלכל מעלה ביחס להתנגדות שהי 1.95%ההתנגדות קטנה ב : משמעות התשובה
פוטורזיסטור-נושא חמישי
:הרצה תשיעית
במקום הטרמיסטור את , )במקביל לחיבורים של חישן המתח(חבר בלוח החיבורים המיוחד
הצג גרף של מתח . עבירות אור100%כסה את הפוטורזיסטור במסנן עבירות של . הפוטורזיסטור
. כנגד הזרם
.רשום את עבירות המסנן. לת המדידה להפעלחץ על
. י לחיצה על"מקד את הגרף ע
31 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
).12גרף (הדפס את הגרף . (Linear Fit) והעבר את קו רגרסיה לחץ על
תאורה מלאה-פוטורזיסטור : 12גרף
:הרצה עשירית
. הצג גרף של מתח כנגד הזרם. עבירות אור75%ל כסה את הפוטורזיסטור במסנן עבירות ש
.רשום את עבירות המסנן. להפעלת המדידהלחץ על
. י לחיצה על"מקד את הגרף ע
).13גרף (הדפס את הגרף . (Linear Fit) והעבר את קו רגרסיה לחץ על
עבירות אור75%פוטורזיסטור ב : 13גרף
32 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
:הרצה אחד עשר
. הצג גרף של מתח כנגד הזרם. עבירות אור50%כסה את הפוטורזיסטור במסנן עבירות של
.רשום את עבירות המסנן. להפעלת המדידהלחץ על
. י לחיצה על"מקד את הגרף ע
).14גרף (הדפס את הגרף . (Linear Fit)והעבר את קו רגרסיה לחץ על
עבירות אור 50% פוטורזיסטור ב : 14גרף
:הרצה שנים עשר
. הצג גרף של מתח כנגד הזרם. עבירות אור25%כסה את הפוטורזיסטור במסנן עבירות של
.עבירות המסנןרשום את . להפעלת המדידהלחץ על
. י לחיצה על"מקד את הגרף ע
).15גרף (הדפס את הגרף . (Linear Fit) והעבר את קו רגרסיה לחץ על
33 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
עבירות אור 25%פוטורזיסטור ב : 15גרף
ניתוח ההרצות תשע עד שנים עשר
?הג לפי חוק אוםהאם הפוטורזיסטור מתנ: שאלה
. ידי יחס ישר -האופינים מתוארים בקירוב טוב על, בתאורה קבוע, לפי תוצאות המדידה: תשובה
.בתאורה קבועה הפוטורזיסטור מתנהג לפי חוק אום, לפי כך
.תאר את התכונה של הפוטורזיסטור: שאלה
.כאשר מקטינים את התאורה של הפוטורזיסטור גדלה התנגדותו: תשובה
?האם היחס בין עוצמת האור שווה ליחס בין ההתנגדויות המתאימות : השאל
.25% , 50% , 75%: היחס בין עצמת האור במדידות שערכנו היה : תשובה
: היחס בין ההתנגדויות המתאימות
%3310034841141
%5510020841141
%7610015021141
=⋅
=⋅
=⋅
עוצמת לפי תוצאות המדידה היחס בין ההתנגדויות המתאימות שווה רק בקירוב ליחס בין
. התאורה
34 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
35 2' חוברת מס– Characteristic_L/ חשמל
?האם אפשר בעזרת פוטורזיסטור למדוד עוצמת אור: שאלה
גרף המתאם לעוצמת –מדידה כזאת אפשרית רק אם קיים גרף כיול של הפוטורזיסטור : תשובה
למסקנה זו הגענו לאור תוצאות המדידה שמראות כי לא קיים . האור את התנגדות הפוטירזיסטור
.התנגדות הפוטורזיסטורממש יחס ישר בין עצמת האור ל
רשימת הציוד הדרוש לביצוע התרגיל
1. Science Workshop 750 Interface CI-7565A (Pasco)
2. RLC Circuit CI-6512 (Pasco) 3. Voltage Sensor CI-6503 (Pasco) 4. Current Sensor CI-6556 (Pasco)
5. Patch Cords 75cm long 6. Thermistor 011.116 (Unilab)
7. Photoresistor 13072.12 (Phywe) 8. Temperature Sensor CI – 6505A (Pasco)
"שולמן" ציוד לימודי רח' מקווה-ישראל 10 ת"ד 1039 ת"א 61009www.shulman-sci.co.il 03-5660340 :טל': 03-5605536 פקס ____________________________________
קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר )למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה(; העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
Top Related