Esperienza di laboratorio sulla prima legge di Ohm

Esperienza di laboratorio sulla prima legge di Ohm

Obiettivo: Verificare la prima legge di Ohm ovvero, che per un conduttore metallico esiste una relazione di proporzionalità diretta tra la differenza di potenziale applicata ai suoi capi e la corrente che lo attraversa.

Contenuti teorici

• La costante di proporzionalità fra la differenza di potenziale ΔV applicata agli estremi di un conduttore metallico (resistore) e la corrente i che lo percorre è chiamata resistenza elettrica e si indica con R: R = ΔV / i e nel Sistema Internazionale di unità si misura in ohm ().
• Per misurare l’intensità di corrente che attraversa un conduttore, si utilizza un amperometro, che deve essere inserito nel circuito in modo da essere attraversato dalla stessa corrente che attraversa il conduttore (collegamento in serie).
• Per misurare la differenza di potenziale ai capi di un conduttore, si utilizza un voltmetro, che deve essere inserito nel circuito in modo da essere sottoposto alla stessa differenza di potenziale del conduttore (collegamento in parallelo).

Strumenti

• LabQuest2 (Datalogger)
• Resistore da 180 Ohm
• Valore Resistenza: 180Ω
• Potenza nominale: 1/4W
• Tolleranza: 5%
• Cavetti di collegamento
• Generatore di bassa tensione continua ±10V
• Breadboard
• Current Probe (sonda per misurazione intensità di corrente)
• Range: ±0.6 A
• Maximum voltage on any input: ±10 V
• Input Impedance (between inputs): 0.1 Ω
• Input Impedance (to ground): 10 MΩ
• Typical Resolution: 0.31 mA
• Linearity: 0.01%
• Supply voltage: 5 VDC
• Differential Voltage Probe (Sonda per misurazione tensione)
• Input voltage range: ±6.0 V
• Maximum voltage on any input: ±10 V
• Input Impedance (to ground): 10 M Ω
• Differential Impedance: >20 M Ω
• Typical Resolution: 3.1 mV
• Linearity: 0.01%
• Supply voltage: 5 VDC

Norme di sicurezza

• Usare uno alla volta e con la massima cautela l’attrezzatura presente in laboratorio.
• Non urlare o correre per il laboratorio.
• Non giocare o lasciare per il laboratorio gli strumenti.
• Non mangiare o bere all’interno del laboratorio.

Procedimento

Accendere il Data Logger e impostarlo sulla modalità tensione/intensità di corrente. Successivamente collegare le due sonde (amperometro/voltmetro) al Data Logger e assicurarsi che funzionino regolarmente. Collegare la sonda amperometro in modo da essere attraversata dalla stessa corrente che attraversa il conduttore (collegamento in serie). Successivamente collegare la sonda voltmetro in modo da essere sottoposta alla stessa differenza di potenziale del conduttore (collegamento in parallelo). Nella prima misurazione si procede collegando con i morsetti a coccodrillo il voltmetro e i due estremi del resistore (come mostrato in figura 1 e 2). Si avvia l’attività e si prendono le 5 misurazioni. Nella seconda misurazione invece si procede collegando la sonda voltmetro, attraverso i morsetti a coccodrillo, direttamente all’inizio del circuito (come mostrato in figura 3). Successivamente avviare l’attività e prendere le 5 misurazioni. Si noterà un aumento di resistenza nella seconda misurazione dovuto a diversi fattori.

Tabelle

1 misurazione

Tensione V (V) Intensità di corrente I (A) Resistenza R (Ω)

0.56 V 0.0031 A 180.6 Ω

0.62 V 0.00345 A 179.71 Ω

1.01 V 0.0056 A 180.3 Ω

1.35 V 0.00749 A 180.2 Ω

2.7 V 0.01499 A 180.1 Ω

2 misurazione

Tensione V (V) Intensità di corrente I (A) Resistenza R (Ω)

0.1 V 0.004 A 250 Ω

0.57 V 0.00227 A 251.1 Ω

1.14 V 0.00455 A 250.5 Ω

1.8 V 0.0072 A 250 Ω

2.32 V 0.0093 A 249.4 Ω

Conclusioni

Abbiamo così verificato la prima legge di Ohm: La tensione e l'intensità di corrente di un circuito sono direttamente proporzionali. Si sono verificati degli errori sistematici dovuti ad ulteriori resistenze presenti nell’amperometro e nel voltmetro.