Fysik

Indre resistans

06. november 2018 af Stjerneskud2016 - Niveau: B-niveau

I spørgsmålet til forsøget i 1 hvor man skal bestemme den indre resistans. Skal jeg så bruge ohms lov og bruge gennemsnittet af de værdier jeg har fåret af strøm og gennemsnittet af de værdier jeg har fået for spændingsforskel? Men det er jo. kun for den ydre, kan det bruges?

Mange tak på forhånd!

Vedhæftet fil: Joules udvidede lov .png

Svar #1
06. november 2018 af Stjerneskud2016

Opgaven

Vedhæftet fil:ohms udvidede lov forsøg opgave.png

Brugbart svar (1)

Svar #2
07. november 2018 af mathon

$\textup{elektromagnetiske kraft}\qquad\rightarrow\qquad \textup{elektro\textbf{motoriske} kraft}$

$R_i=\frac{U_o}{I}-R_y$

Brugbart svar (0)

Svar #3
07. november 2018 af Eksperimentalfysikeren

Du har byttet om på spænding og strøm. x er U og y er I. Tallen undrede mig, for I får sikkert ikke lov til at arbejde med en spænding på 117V. Jeg tror heller ikke, at I har haft en strømstyrke på 117A. Undersøg dine enheder. Er strømstyrken målt i mA?

Kurvens hældning skyldes den indre modstand. Hvis du afbilder spændingsforskel som funktion af strømstyrken og laver lineær regression, vil hældningskoefficienten være den indre modstand, da

U = - R_i*I +U₀.

Du bør lave din regression om, så U bliver den afhængige variable mens I er den uafhængige variable.

Svar #4
07. november 2018 af Stjerneskud2016

Tak!
Jeg tror at jeg fik en rigtig regression nu. Vil det sige at R_i er -0,018104 eller er det -(-0,018104)?

Eksperimentalfysikeren

Vedhæftet fil:regression, strøm og spændingsforskel.png

Brugbart svar (0)

Svar #5
07. november 2018 af Eksperimentalfysikeren

Det er det sidste. værdien af en modstand er normalt positiv. Det hænger sammen med at der afsættes energi i form af varme i modstanden: P=R*I². Hvis modstanden var negativ, vilde den levere energi til kredsløbet.

Svar #6
10. november 2018 af Stjerneskud2016

Tak!

Nu giver det overhovedet ikke mening, fordi jeg har først skrevet at U_0, hvilespænding er 2,1258

Så giver det ikke mening for mig at det er det sidste som er modstand. Fordi hvis det er på formen y=ax+b er

skal -0,018 så ikke være modstanden. Men hvis jeg har fået en negativ modstan og den står som negativ i formlen skal den så ikke være positiv?

Eksperimentalfysikeren

Brugbart svar (0)

Svar #7
10. november 2018 af ringstedLC

1. Værdien af en modstand kan godt meget lille, men aldrig negativ.

$\begin{align*} U_i = R_i\cdot I &= U_0-U_p\Downarrow \\ U_p &={\color{Magenta} -R_i}\cdot I+U_0 \\ y &= {\color{Magenta} a}\cdot x+b \\ U_p &={\color{Magenta} -0.018}\cdot I+2.126\Downarrow \\ {\color{Magenta} a }&= {\color{Magenta} -0.018}={\color{Magenta} -R_i}\Downarrow \\ R_i &= 0.018\;\Omega \\ U_0 = b &= 2.126\;V \\ I_{maks.}: \\ U_p = 0 &= -0.018\cdot I_{maks.}+2.126\Downarrow \\ I_{maks.} &= \frac{2.126}{0.018}\;\left ( \frac{V}{\Omega} \right ) = 118.11\;A \end{align*}$

Svar #8
10. november 2018 af Stjerneskud2016

ringstedLC

Tak!

I beregningerne for I_max vil det sige at ved U_0 er U_p=0 ?

Brugbart svar (0)

Svar #9
10. november 2018 af ringstedLC

Nej. U₀ = U_p ved I_min. Men I_maks. opnås ved U_P = 0. Man siger, at det er kortslutningsstrømmen.

Svar #10
10. november 2018 af Stjerneskud2016

Okay, tak!

Hvad kan man svare på spørgsmål 3.?

Kan man ikke svare at modstanden gør strømmen mindre.

Hvad kunne fejlkilder være ved denne forsøg?

ringstedLC

Brugbart svar (0)

Svar #11
10. november 2018 af ringstedLC

Som jeg forstår dine aflæsninger, har I lavet en model (nedskaleret) af et elkraftværk drevet af vand.

I forsøget simulerer dekademodstandene det varierende forbrug af effekt, der er hos forbrugerne.

Fvejlkilder: Uden forsøgsbeskrivelse er det umuligt at svare på.

Svar #12
10. november 2018 af Stjerneskud2016

Forsøgsbeskrivelse

ringstedLC

Vedhæftet fil:Forsøgsbeskrivelse.png

Brugbart svar (0)

Svar #13
11. november 2018 af ringstedLC

Din regression bliver forkert fordi data er forkerte. Som foreslået i #3 må enheden for I være mA.

Omregn I til A i regnearket og få ny regression..

#7: Rettelse:

$\begin{align*} U_i = R_i\cdot I &= U_0-U_p\Downarrow \\ U_p &= {\color{Magenta} -R_i}\cdot I+U_0 \\ y &= {\color{Magenta} a}\cdot x+b \\ U_p &= {\color{Magenta} -18}\cdot I+2.12\Downarrow \\ {\color{Magenta} a} &= {\color{Magenta} -18}={\color{Magenta} -R_i}\Downarrow \\ R_i &= 18\;\Omega \\ U_0 = b &= 2.12\;V \\ I_{maks.}: \\ U_p = 0 &= R_i\cdot I_{maks.}+2.12\Downarrow \\ |I_{maks.}| &= \frac{2.12}{18}\;\left ( \frac{V}{\Omega} \right ) = 0.118\;A \end{align*}$

Vedhæftet fil:B_F_003_1 - Indre resistans_Stjerneskud2016.png

Brugbart svar (0)

Svar #14
11. november 2018 af ringstedLC

#13: Forkert vedhæftning

Vedhæftet fil:B_F_003_1 - Indre resistans_Stjerneskud2016.png

Brugbart svar (0)

Svar #15
11. november 2018 af ringstedLC

2. Det ses af grafen, at P_maks. er tæt på R_i

3. Se #11

Fejlkilder: Forholdet mellem R_i og de mindste værdier af R_y er relativt stort. Det giver sammen med manglende opløsning på instrumenterne en unøjagtighed i beregningen af R_i. De mindste værdier af R_y er ikke ret meget større end modstanden i forsøgets ledninger, der teoretisk skal være 0 Ω.

Vedhæftet fil:B_F_003_2 - Indre resistans_Stjerneskud2016.png

Brugbart svar (0)

Svar #16
11. november 2018 af mathon

$\small \textbf{Tilpasning:}$

Betragtes et kredsløb med den konstante hvilespænding $\small U_o$ , den indre resistans $\small R_i$ og den ydre tilsluttede komponent antages at være en ren ohmsk belastning med resistansen $\small R_y\textup{:}$

haves af:
$\small U_o=(R_i+R_y)\cdot I$
$\small P=R_y\cdot I^2$

$\small P=\frac{R_y\cdot {U_o}^2}{(R_i+R_y)^2}$

Differentieres med hensyn til den variable ydre resistans
fås:
$\small \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \! \frac{\mathrm{d} P}{\mathrm{d} R_y}=\frac{1\cdot \left ( R_i+R_y \right )^2-R_y\cdot 2\cdot (R_i+R_y)}{\left ( R_i+R_y \right )^4}\cdot {U_o}^2=\frac{R_i+R_y-2R_y}{\left ( R_i+R_y \right )^3}\cdot {U_o}^2=\frac{R_i-R_y}{\left ( R_i+R_y \right )^3}\cdot {U_o}^2$

Heraf følger, at
$\small \frac{\mathrm{d} P}{\mathrm{d} R_y}=0 \textup{ for } R_y=R_i.$

Af fortegnsvariationen for $\small \frac{\mathrm{d} P}{\mathrm{d} R_y}$ følger, at der er lokalt maksimum for $\small P$ ,
når $\small R_y=R_i.$

Da $\small P\rightarrow 0$ for $\small R_y\rightarrow \left\{\begin{matrix} 0\\\infty \end{matrix}\right.$ , antager P globalt maksimum for $\small R_y=R_i.$

Man siger, at der foreligger tilpasning, når $\small R_y=R_i.$

Svar #17
11. november 2018 af Stjerneskud2016

Jeg fik lavet om til Ampere og jeg ved ikke lige hvordan man skal lave en omvænd proportional regression i loggerpro men nu ser mine værdier sådan der ud.

mathon

ringstedLC

Vedhæftet fil:Graf for forsøge.png

Brugbart svar (0)

Svar #18
11. november 2018 af ringstedLC

Det er ikke gået så godt. Med en R² på 0.05 holder regressionen ikke. Grafen er jo også helt i skoven i forhold til punkterne.

Du har tastet y data på 0.765 som skal være 0.0765

Der er igen byttet om på x og y.

Svar #19
12. november 2018 af Stjerneskud2016

Jeg fik graffen til at passe. Den er for U som funktion af I

ringstedLC

mathon

Vedhæftet fil:Graf for U og I.png

Svar #20
12. november 2018 af Stjerneskud2016

Jeg har i min teoriafsnit påvist at effekten er størst ved den maksimale strømstyrke og den maksimale strømstyrke finder sted når den indre modstand = den ydre modstand

På min graf hvor jeg har effekten som den ydre modstand kan jeg se at x-koordinatet til toppunktet skal være ved så 23.

I beviset fandt jeg ud af at man kan beregne x-koordinatet til toppunktet ved: I=polspænding/2*R_1 da man kan sætte Ohms 2 lov på formen af en andengradsligning. Men når jeg regner x-koordinatet til toppunktet ud giver det noget andet end jeg kan se på grafen? Hvad har jeg gjort galt?

Med hensyn til fejlkilder til forsøget: Kan man godt skrive at når jeg kigger på forklaringsgraden for regressionen i funktionen for U som funktion af I er den meget tæt på 1 men afvigelsen kan skyldes at aflæsningen af værdierne ikke er helt præcis. Hvad kan man mere have med i fejlkilder?

Mange tak på forhånd!

mathon

ringstedLC

Vedhæftet fil:Grafen for P og R.png

Forrige 1 2 Næste

Der er 23 svar til dette spørgsmål. Der vises 20 svar per side. Spørgsmålet kan besvares på den sidste side. Klik her for at gå til den sidste side.