Kurs elektroniki dla początkującyh I: Błąd pomiaru wartości prądu po zastosowaniu rezystora 1kΩ

[jzurek]

Witam serdeczenie.

Na wstępie powiem, że jestem bardzo początkujący, świeżo po zakupie kursu "elektroniki dla początkujących (poziom I)" i staram się ze zrozumieniem przyswajać każde zdanie z przerabianych materiałów. Troszkę głupio mi pytać o tak prostą rzecz jak ta, jednak już na początku swojej przygody zetknąłem się z dość dziwnym problemem, który wpływa na dalsze ćwiczenia i nie jestem w stanie zrozumieć dlaczego dzieje się tak jak się dzieje...

Otóż, podczas przerabiania rozdziału 3.3 Prawo Ohma w praktyce pierwszym zadaniem jest podłączenie opornika 10kΩ i zasilenie układu baterią 9V, dołączoną do zestawu. Korzystając z teoretycznych obliczeń dla tego przykładu widać, że wartość prądu, którą powinienem otrzymać na zaciskach to ≈0.9 mA. Tak też się dzieje, co potwierdza poniższe zdjęcie:

Następnie, chciałem powtórzyć ten eksperyment podmieniając opornik 10kΩ na 1kΩ. I tutaj zaczynają się schody... Niestety, zamiast wartości ≈9 mA otrzymuję wartość oscylującą wokół 6.5 mA co stanowczo wykracza poza zakres tolerancji.

Sprawdziłem więc źródło zasilania czy aby na pewno mam do czynienia z napięciem ~ 9V i tak też się dzieje, co potwierdza poniższe zdjęcie:

Potem sprawdziłem kilka rezystorów 1kΩ czy aby na pewno ich wartość jest zgodna ze specyfikacją - uwzględniając zakres tolerancji. Tak też się dzieje, otrzymuje wartości 1kΩ +/- tolerancja, co potwierdza poniższe zdjęcie:

Po podłączeniu baterii w sposób dokładnie taki, jak na pierwszym zdjęciu, otrzymuję wartość prądu około 6.5 mA - stanowczo różni się to od wartości teretycznej, jak również zdecydowania wykracza poza tolerowany zakres. Poniżej dołączam zdjęcie mojego "układu" (choć to dużo słowo ) :

Niestety nie potrafię zrozumieć dlaczego tak się dzieje. Ma to wpływ na moje dalsze zadania, m.in. podczas ćwiczeń z praw Kirchoffa. Tam również błedy powielają się... Nie chciałbym iść dalej, jeśli nie uda mi się w pełni zrozumieć i zrealizować wszystkich ćwiczeń.

Aby zdiagnozować ten problem próbowałem użyć:

• innych rezystorów 1kΩ,
• innej płytki stykowej,
• innej baterii 9V,
• kabelków podciątniętych do zasilania i masy.

Przepinałem rezystor do innych otworów płytki. Sprawdziłem również czy aby na pewno wszystkie elementy są dobrze zamontowane i wetknięte do otworów płytki. Zamówiłem też inny klip do baterii, ponieważ ten dołączony do zestawu ma w zwyczaju wypadać, jednak wątpię, że to rozwiąże mój problem, ponieważ wyżej na zdjęciu pokazałem, że mierzyłem napięcie na zaciskach klipu baterii i wygląda okej.

Chciałem zapytać:

1. Czy wiecie Państwo, co zrobiłem nie tak i skąd może wynikać taka różnica względem wartości teoretycznej?
2. Zazwyczaj o błędy obwiniam raczej siebie, nie przedmioty trzecie, ale czy w tym przypadku problem może być uszkodzony miernik? Co prawda jeden pomiar (dla rezytowa 10kΩ jest poprawny) i poza intuicją nie mam wiedzy na temat działania multimetrów jednak nie otrzymałem poprawnej wartości prądu, kiedy w układzie znajduje się opornik 1kΩ. Miernik jest świeżo zakupiony wraz z kursem, a nie mam pod ręką innego.

Mam nadzieje, że dobrze opisałem swój pierwszy post na forum i że uda się Państwu mi coś doradzić.

Bardzo proszę o pomoc i wyrozumiałość.

Pozdrawiam.

[Gieneq]

@jzurek witam serdecznie  

Faktycznie szczegółowo opisałeś problem. Czyli tylko pomiar prądu nie działa poprawnie. To może propozycja taka - rozkręć miernik, zamień baterie 9V i zobacz czy jest poprawa. Możesz też zwrócić uwagę czy np. z bezpiecznikiem jest wszystko ok i czy elektronika nie wygląda podejrzanie.

[jzurek]

Witaj @Gieneq, bardzo dziękuję za poświęcony czas i odpowiedź!

Poszedłem za Twoją poradą i zabrałem się za miernik, którym wykonywałem pomiary. Bezpiecznik wygląda okej, bateria pomimo prestiżowej nazwy - napięcie powyżej 9V (taka była dołączona fabrycznie) - zdjęcie zamieszczam poniżej:

 

Udało mi się również pożyczyć bardziej profesjonalny multimetr i ku mojemu niedowierzaniu - wyniki mam dokładnie te same co poprzednio...

Pomiar napięcia baterii:

Pomiar rezystancji opornika:

Pomiar natężenia prądu:

 

Nie rozumiem co robię nie tak... :( Te pomiary dla rezystora 1 kΩ nijak pokrywają mi się z teorią.

Czy jest coś jeszcze co mógłbym zrobić, aby osiągnąć pożądany wynik? Może jest coś oczywistego, czego nie rozumiem, a wpływa na moją błędną interpretację?

[Treker (Damian Szymański)]

@jzurek czy ten pomiar napięcia na baterii jest robiony, gdy przez rezystor płynie prąd? Tzn. czy mierzysz jakie jest realne napięcie podczas obciążenia?

[jzurek]

@Treker dziękuję za zainteresowanie!

Otóż poprzednie pomiary napięcia baterii wstawiłem tylko po to, aby pokazać, że bateria dołączona do zestawu jest sprawna.

Jeśli chodzi o pomiar napięcia podczas obciążenia, jest on zbliżony do tego przed dołączeniem baterii do układu. Wartości oscylują wokół 9V, co załączam na poniższym zdjęciu:

Dla potwierdzenia dołączam jeszcze raz pomiar rezystancji opornika:

Niestety, zmierzone natężenie prądu jest dużo niższe od tego teoretycznego, ponieważ oscyluje wokół 6.0 - 6.7 A.

Natomiast rozumiem do czego dążyłeś - Twoją sugestią było to, że napięcie, po dołączeniu do układu spada - stąd niższe natężenie prądu. Niestety, pomiar napięcia jest praktycznie zgodny z teoretycznym (ok. 9V), wartość oporu również (1 kΩ).

Jest dziwne, bo w zasadzie nie ma prostszego "układu". Ech... Nie zawsze działa fart nowicjusza :)

[Gieneq]

6 godzin temu, jzurek napisał:

zgodny z teoretycznym (ok. 9V), wartość oporu również (1 kΩ).

Ale to też podejrzane że się mało zmienia, zaproponowałbym pomiar przy mniejszym oporze ale może lepiej nie.

A pomiń płytkę stykową w tym pomiarze prądu, daj jedną nóżkę w paszcze aligatorka, jedna sonda w drugą paczę, a druga sonda do nóżki rezystora - żeby pominąć jakieś niepewne miejsca. Ustaw ewentualnie zakres 200mA

[grg0]

@jzurek zdjęcie pierwsze z poprzedniego postu, pomiar napięcia na baterii. Jesteś pewien, że podczas pomiaru płynie prąd przez rezystor i bateria jest pod obciążeniem? Jaką drogą zamyka się obwód prądu, który miałby popłynąć przez rezystor podczas mierzenia napięcia na baterii?