آزمایشگاه فیزیک ۲

عنوان آزمايش :
مقاومت هاي رنگي
هدف :
بدست آوردن اندازه مقاومت بوسيله رنگ روي مقاومت
وسايل مورد نياز :
۱٫ چند مقاومت با رنگ هاي مختلف
۲٫ داشتن جدول مقاومت ها

تئوري آزمايش :
مقاومت هاي رنگي مقاومت هائي هستند كه مقدار آنها را مي توان به كمك خطوط رنگي كه رويشان قراردارد بدست آورد. براي خواندن مقدار مقاومتي كه داراي چهار خط رنگي است ، بايد مقاومت را طوري در دست گرفت كه رنگ طلائي با نقره اي در دست راست قراربگيرد ، آنگاه از سمت چپ سه رنگ ديگر را كه هر كدام نمايانگر روي مي باشد مي خوانيم . رنگ سوم توان مي باشد . جدول به صورت زير مي باشد .

رنگ مقاومت كد درصد خطا رنگ مقاومت كد درصد خطا
سياه ۰ – آبي ۶ –
قهوه اي ۱ – بنفش ۷ –
قرمز ۲ – خاكستري ۸
نارنجي ۳ – سفيد ۹
زرد ۴ – طلائي ۱- ۵
سبز ۵ – نقره اي – ۱۰

مثال :

درصد خطائي كه براساس جنس ماده موجود است نشاند هنده مرغوبيت جنس آن ماده اي است كه آن ماده از آن ساخته شده است .
اگر مقاومت را با اهم متر اندازه گيري كنيم و ( مثلاً در مثال بالا) تا ۲۵ بالا رفت نشان مي دهد كه مقاومت سوخته است زيرا ماتا مقاومت ۲۴٫۱۵ را مي پذيريم .

شرح كار :
سه مقاومت را برداشته و با كمك جدول ورنگ هاي موجود روي مقاومت و روش ذكر شده در بالا مقدار آن را مشخص مي كنيم كه به صورت زير مي باشد :

عنوان آزمايش :
مقاومت هاي سري
هدف :
بررسي قانون اول كيرشهف و قانون دوم كيرشهف
وسايل مورد نياز :
۱٫ منبع تغذيه DC
2. آمپرمترDC
3. ولت متر DC
4. سيم رابط
۵٫ مقاومت ( دو عدد)

تئوري آزمايش :
در تحليل مدارهاي الكتريكي از قوانين استفاده مي شود كه‌روابط ميان‌آنها ،‌روابط‌بين‌ولتاژها و جريان ها در آن صدق مي كند . مشهورترين اين قوانين قانون هاي كيرشهف هستند كه به شرح زير مي باشد :
الف- قانون اول كيرشهف ( KCL) :
مجموع جبري شدت جريان هاي هر نقطه انشعاب ( گره) براير صفر است يعني
ب‌- قانون دوم كيرشهف (KVL) :
در هر حلقه از مدار مجموع جبري نيروهاي محركه وضد محركه برابر مجموع جبري افت پتانسيل در مقاومت هاي حلقه است . به بيان ديگر اگر ولتاژهاي دستگاههاي مولد ( نيروهاي محركه) و دستگاههاي گيرنده (نيروهاي ضد محركه) را‌دريك‌طرف رابطه و ولتاژهاي مقاومت ها را در طرف ديگر رابطه قراردهيم ، خواهيم داشت :

بايد توجه داشت كه گيرنده به دستگاهي اطلاق مي شود كه انرژي الكتريكي را به گونه اي از انرژي
( انرژي مكانيك يا شيميائي يا … ) به غير از انرژي گرمائي تبديل مي كند. مثلاً موتور يك گيرنده است يا ظرف الكتروليز يك گيرنده است زير انرژي الكتريكي را به انرژي شيميائي تبديل مي كند . ولي لامپ گيرنده نيست زير انرژي الكتريكي را به انرژي گرمائي تبديل مي كند .

شرح آزمايش :

مي خواهيم دو رابطه بالا را بررسي كنيم :
محاسبات روبرو از طريق رنگ مي باشد :

INFORMATION NO 1 :

:INFORMATION NO 2

INFORMATION NO 3 :

اطلاعات شماره ۱،۲ و۳ از طريق مولتي متر و منبع تغذيه بدست آمده است واين راهي براي مقايسه راه عملي و از طريق رنگ است كه اعداد بدست آمده از طريق رنگ و راه عملي آن تقريباً نزديك است .
تذكر :
در دستگاه مولتي متر كه داريم براي بدست آوردن اهم ، ميزان سنجش را دردستگاه از كوچك به بزرگ و براي عوامل ديگر مانند اختلاف پتانسيل از بزرگ به كوچك مي سنجيم .
نتيجه گيري :
از نتيجه گيري از بحث هاي ايجاد شده در زمينه مقاومت هاي سري مي توانيم به اين نكته برسيم كه بدست آوردن مقدار مقاومت از طريق رنگ و از طريق عملي مقداري نزديك به هم بدست مي آيد .

عنوان آزمايش :
مقاومت هاي موازي
هدف :
تحقيق روابط و بدست آوردن مقاومت ها از راه عملي و رنگ
وسايل مورد نياز :
۱) مولتي متر
۲) سيم رابط
۳) دوعدد مقاومت
۴) منبع تغذيه

تئوري آزمايش :
آمپرسنج :
وسيله اي است كه براي اندازه گيري جريان به كار مي رود آمپرسنج نام دارد . براي تعيين جريان در هر سيم بايد سيم را قطع كرد و آمپرسنج را در محل قطع شده قرارداد . بطوري كه جريان مورد نظر از آمپرسنج بگذرد .

ساختار مقاومت هاي مداري بدين صورت است :

وقتي مدار نواري باشد ولتاژها يكي است .

مدار RC :
مداري كه در آن علاوه بر مقاومت خازن نيز بكار رفته باشد :

=

شرح آزمايش :
در اين آزمايش مي خواهيم سري هاي موازي كه داريم از طريق رنگ و از طريق عملي مقاومت ها را محاسبه بكنيم .
دو مقاومت داريم از طريق رنگ اعداد زير را داريم :

و از طريق عملي ومقاومت كل و از طريق رنگ براي محاسبه R كل داريم :

و مي بينيم كه اعداد نزديك در محاسبات R رنگ و R عملي بدست آمده است از طريق دستگاه ميلي متر مقدار ولتاژ را هم بررسي مي كنيم . I

و براي محاسبه آمپر :

و اعداد نزديك به هم از طريق محاسبه و هم از طريق(I=33) عملي بدست آمده است . براي محاسبة ولتاژ واهم وآمپر در دستگاه ميلي متر از پائين به بالا تنظيم مي كنند . وبرايد محاسبة آمپر هر كدام را جداگانه به صورت سري بسته و راتوسط ميلي متر ومنبع تغذيه محاسبه مي كنيم .

نتيجه گيري :
دراين آزمايش مي خواستيم R عملي با R از طريق رنگ را بدست آورده و از نظر اعداد بدست آمده مقايسه كنيم . آنچه كه ديديم آن بود كه مقدار آنها خيلي به هم نزديك است و همين كار را براي ولتاژ و آمپر همانطور كه در شرح آزمايش توضيح داده شد بوسيله ميلي متر و مبنع تغذيه بدست آورديم و ديديم كه اعداد عملي بدست آمده و محاسبات رياضي آنها چقدر به هم نزديك است .
سئوال :
چگونگي استفاده از منبع تغذيه براي مقدار ولتاژ :
مطابق شكل ( آنچه در شماره ۱ ) كشيده شد آنرا چرخانده ، البته به آرامي تا زير آن كه يك چراغ كوچك است روشن شود و آنقدر به آرامي مي چرخانيم تا آنكه چراغ خاموش شود .
عنوان آزمايش :

پل وتستون
هدف :
اندازه گيري مقاومت مجهول به كمك پل وتستون
وسايل مورد نياز :
۱) مقاومت متغير
۲) مقاومت هاي معلوم
۳) مقاومت مجهول
۴) ميكروآمپرسنج
۵) سيم رابط
۶) منبع تغذيه

تئوري آزمايش :
پل وتسون طرحي است كه نخستين بار توسط چارلز وتستون ( CHARLES WHEATSTONE) براي تعيين مقاومت هاي مجهول پيشنهاد شده است . طبق اين طرح در مقاومت معلوم وثابت و يك مقاومت متغير ويك مقاومت مجهول مطابق شكل به هم اتصال داده مي شود به اين ترتيب اين چهار مقاومت دو به دو به طور سري به يكديگر بسته شده ، مجموعه به طور موازي به دو نقطه D و C متصل مي گردند . نقاط D و C به دو قطب مولدي مرتبطند . بين دو نقطه A و B يك ميكروآمپرسنج قراردارد كه شدت جريان را دراين شاخه از مدار نشان مي دهد .

۱

۲

شرح كار :
براي شروع كار ، ابتدا مداري مطابق آنچه در شكل نشان د اده شد تشكيل داده و آنرا به مولد DC متصل مي كنيم . سپس مقاومت متغير ، ، را آنقدر تغيير مي دهيم تا ميكرو آمپرسنج مقدار صفر را نشان دهد كه در اين صورت اصطلاحاً مي گوئيم پل در حال تعادل است . مجهول ها در اينجا مي باشد كه هدف بدست آوردن مقدار آن است . شايان ذكر است كه مقدار آمپرسنج دراين مرحله به صفر
نمي شود واين به علت وجود خطا در كار و ياسيستم مي باشد . دراين حالت مقدار را يادداشت كرده و با متصل كردن منبع تغذيه به ولت سنج V را بدست مي آوريم . سپس از روي معادله بدست آمده در تئوري كه قبلاً ذكر شد مقدار عملي را محاسبه مي كنيم .

بدست آمده در حالت تئوري به شرح زير است :

هدف و نتيجه :
پل وتستون يكي از راه هاي پيدا كردن مقاومت مجهولي مي باشد كه ساختمان آن توضيح داده شد .

عنوان آزمايش :
اسيلوسكوپ
هدف :
اندازه گيري پريود و فركانس
وسايل مورد نياز :
۱) مولد AC
2) اسيلواسكوپ
۳) سيم رابط

تئوري :
اسيلوسكوپ دستگاهي است كه بوسيله آن مي توان هر نوع پديده متغيري را كه قابل تبديل به ولتاژ يا جريان باشد ، روي صفحه اي مشاهده كرده و مورد مطالعه قرارداد . نظر به اين كه اساس كار اسيلوسكوپ ، حركت دسته اي از الكترونهاست كه تقريباً بي وزن بوده به سهولت مي توان آنها را به حركت در آورد ومتحرك نمود ، لذا دستگاه تغييرات خفيف كميت مورد نظر را مستقيماً نشان مي دهد . براي استفاده از اسيلوسكوپ بايد آن را به دستگاهي به نام FANCTION GENERATOR متصل نمود تا برق AC را به اسيلوسكوپ وارد كرده و نمودار ولتاژ را روي صفحه نشان دهد . برق AC يا متناوب برقي است كه به تناوب شكل آن بر حسب زمان تغيير مي كند .
ALTERNATING GURRENT

توضيح اسيلوسكوپ :
دراين دستگاه كليدها داراي تقارن مي باشند . اين دستگاه دو برق متناوب را گرفته وروي صفحه نمودار ولتاژ را نشان مي دهد . كليدهاي POSITION خط را روي صفحه بالا و پائين مي برد .( درجه سمت راست مربوطه به كانال ۲ و سمت چپ مربوط به كانال ۱ مي باشد ) . بسته به كانالي كه استفاده مي كنيم از دكمه هاي VERTICAL MODE دكمه مربوط به كانال مورد نظر را فشار مي دهيم . به عنوان مثال اگر كانال را فشار دهيم بايد POSITION سمت راست كار كنيم .
اين دستگاه هنگام روشن كردن خط زردي را روي زيته نشان خواهد داد كه بايد آنرا تنظيم و وارد كادر كنيم . اگر هم كانال او هم ۲ را فشار دهيم ( فعال كنيم ) دو خط زيته خواهيم داشت كه با POSITION چپ و راست قابل تنظيم هستند .

اگر بخواهيم خط را در راستاي افق تغيير مكان دهيم بايد از درجه O ( POSITION) NV’,AI درگوشه راست دستگاه استفاده كنيم .

كليد براي استفاده از برق DC ويا AC قابل تنظيم است . درجه (INTERSITY) شدت نور را تغيير خواهد داد و درجه ( FOCUS) خط را كانوني ( نارك و كلفت ) و همچنين درجه ( SCALE) نورصفحه را كم وزياد مي كنيم .

حال سيگنال ژنراتورا به دستگاه وصل مي كنيم . اين دستگاه ولتاژ شهر را با دامنه و فركانسهاي متفاوت به ما پس مي دهد .
در كادر RANGE HZ دكمه ها از X.1 تا X100K داريم و فركانس را با درجه بزرگ سمت چپ تنظيم مي كنيم و مثلاً روي ۸ مي گذاريم و با دكمه هاي بالا كه فشار مي دهيم مقدار را مشخص

مي كنيم . مثلاً دكمه X100K را فشار مي دهيم دراين صورت خواهيم داشت :
=۸۱۰۰۰۰۰ HZ فركانس

تغيير ولتاژ خروجي اين دستگاه با درجه AMPRITUBE است كه از MIN تا MAX ادامه مي يابد .

شرح كار :
براي خواندن و به دست آوردن فركانس ، ابتدا اسيلوسكوپ را روشن كرده تا خط زيته ظاهر گردد . سپس مولد را به دستگاه وصل مي كنيم و ولتاژ متناوبي را به دستگاه مي دهيم . ( مثلاً ۱۰۰ HZ ) دامنه را با AMPRITUTE تنظيم مي كنيم و اسيلوسكوپ را روي كانال (۱) قرار مي دهيم ؤ منحني ظاهر
مي شود . سپس مقياس را هم تنظيم مي كنيم . مثلاً اگر درجه را روي ۱ بگذاريم يعني هر خانه در افق
۱ MS است . براي مثال :

(حدوداَ)

وچون اين عدد با ۱۰۰HZ ورودي مولد يكي نيست بنابراين مشخص مي شود كه به اصطلاح دستگاه كاليبره نيست . براي كاليبره كردن با درجه ( VARIABLE) منحني را طوري تغيير مي دهيم تا ۱۰۰HZ ورودي با فركانسي كه به دست مي آوريم يكسان باشد . پس :

پس بايد فاصله بين دو قلم ۱۰ خانه شود و آنگاه گوئيم دستگاه كاليبره شده است .
براي خواندن ولت تابع را اينگونه قرار مي دهيم :

سپس فاصله از مركز تا نوك قله را اندازه گرفته و از روي درجه VALT/DN ولتاژ را مي خوانيم .

عنوان آزمايش :
اسيلوسكوپ
هدف :
تركيب دو ولتاژ به صورت افقي و عمودي
وسايل مورد نياز :
۱٫ اسيلوسكوپ
۲٫ مولد AC دو عدد
۳٫ سيم رابط
تئوري :

اگر دو نيرو در امتدادهاي عمود بر هم به جسمي وارد شوند و هر كدام يك حركت نوساني به جسم بدهند ، جسم تحت تأثير اين دو نيرو مسيري را طي مي كند كه به آن منحني ليساژو گويند . هنگامي كه شعاع الكتروني از ميان صفحات يك خازن كه به جريان متناوب متصل اند عبور مي كند ، تحت تأثير ميدان الكتريكي حركت نوساني خواهد كرد كه روي صفحه اسيلوسكوپ به صورت يك خط مشاهده

مي شود و اكنون اگر به صفحات در خازن افقي و قائم ولتاژ متناوب داده شود ، پرتو الكتروني در روي دو سطح عمود برهم حركت نوساني انجام مي دهد .
براي به دست آوردن منحني ليساژو روي صفحه اسيلوسكوپ بايد كليد زمان بر قسمت روي X-Y قرارداده شود .