CC BY
9METALL O'TKAZGICHLAR QARSHILIGINING TEMPERATURAGA BOG'LIQLIGINI O'RGANISHDA RAQAMLI MULTIMETRLARDAN FOYDALANISH
Nurillayev Bobomurot Najmitdinovich
TDPU dotsenti https://doi.org/10.5281/zenodo.11122410
Annotatsiya. Ushbu maqolada analog va raqamli o'lchov asboblari, ular orasidagi farqlar haqida so'z boradi. Shuningdek, "Metall o'tkazgichlar qarshiligining temperaturaga bog'liqligini o'rganish va o'tkazgich qarshiligining temperatura koeffitsiyentini aniqlash" laboratoriya eksperimentini raqamli o'lchov asboblari yordamida bajarishning afzalliklari haqida ma'lumotlar keltirilgan.
Kalit so'zlar: analog o'lchov asboblari, raqamli o'lchov asboblar, eksperiment, metall o'tkazgich, qarshilik, temperatura, multimetr, Ommetr, termometr, grafik, diagramma, temperatura koeffitsiyenti.
Abstract. This article discusses analog and digital measuring instruments, and the differences between them. There is also information about the advantages of conducting a laboratory experiment "Studying the temperature dependence of the resistance of metal conductors and determining the temperature coefficient of resistance of conductors " using digital measuring instruments.
Keywords: analog measuring instruments, digital measuring instruments, experiment, metal conductor, resistance, temperature, multimeter, ohmmeter, thermometer, graph, diagram, temperature coefficient.
Аннотация. В данной статье рассматриваются аналоговые и цифровые измерительные приборы, и различия между ними. Также имеются сведения о преимуществах проведения лабораторного эксперимента «Изучение температурной зависимости сопротивления металлических проводников и определение температурного коэффициента сопротивления проводников» с использованием цифровых измерительных приборов.
Ключевые слова: аналоговые измерительные приборы, цифровые измерительные приборы, эксперимент, металлический проводник, сопротивление, температура, мультиметр, омметр, термометр, график, диаграмма, температурный коэффициент.
Texnika va ishlab chiqarish sohasida hamda o'quv-ilmiy laboratoriyalarda kuchlanish, tok kuchi, temperatura, uzunlik, tezlik, qarshilik, energiya, quvvat kabi turli miqdorlarni o'lchash uchun ishlatiladigan asboblar o'lchov asboblari deb nomlanadi. Ushbu o'lchov asboblari dizayni, ishlash tamoyili va chiqish ma'lumotlarini ko'rsatish usuliga qarab ikkita asosiy turga bo'linadi: 1) Analog o'lchov asboblari; 2) Raqamli o'lchov asboblar.
Ko'rsatkich (strelkali)li voltmetr Raqamli voltmetr
Ushbu maqolada fizik miqdorlarni o'lchash uchun ishlatiladigan analog va raqamli o'lchov asboblarining umumiy va farqli jihatlarini muhokama qilamiz. Farqlarni tushunish oson bo'lishi uchun analog va raqamli o'lchov asboblarining ta'riflariga e'tibor qaratamiz.
O'lchash natijalarini darajalangan shkala bo'ylab ko'rsatkich (strelka) ning og'ishi, ya'ni harakatlanishi orqali ko'rsatadigan o'lchov asboblarini analog o'lchov asboblari deb ataladi. Analog asboblarga tipik misol sifatida ko'rsatkichli multimetr, ampermetr va voltmetr, avtomobil spidometri va boshqalarni keltirishimiz mumkin. Analog o'lchov asboblari elektromagnit induksiya hodisasi asosida ishlaydi. Ular magnitdan (doimiy magnit yoki elektromagnit) va tok o'tadigan g'altakdan iborat. Keyin O'lchashlar magnitning magnit maydoni bilan g'altakdan o'tadigan elektr toki hosil qilgan magnit maydon o'rtasidagi o'zaro ta'sir orqali amalga oshiriladi. Odatda o'lchash natijalari ko'rsatkichning shkalada burilishidan aniqlanadi.
Chiqish ma'lumotlarini ekranda raqamlar sifatida ko'rsatadigan o'lchash asboblari -raqamli o'lchov asboblari deb ataladi. Raqamli asbobning ishlash tamoyili ikkilik sanoq tizimiga asoslangan bo'lib, bu yerda ikkita ikkilik raqam (0 va 1) ikki xil qiymatni ifodalash uchun ishlatiladi. Raqamli asboblar diodlar, tranzistorlar, yorug'lik diodlari va boshqalar kabi yarimo'tkazgichli qurilmalardan iborat. Raqamli asboblar tomonidan ko'rsatilgan natijalarni tushunish juda oson va aniqroq. Raqamli asboblarga misollar sifatida raqamli multimetr, raqamli ampermetr va voltmetr, raqamli termometr, raqamli energiya hisoblagichi, raqamli tezlik o'lchagich kabi o'lchov asboblarini keltirishimiz mumkin.
Raqamli o'lchash asboblari analog o'lchash asboblariga nisbatan bir qancha afzalliklarga
ega:
✓ tashqi dizayn;
✓ yuqori darajadagi aniqlik, xatolikning kamligi;
✓ keng ish diopozoni;
✓ yuqori tezlik;
✓ o'lchash natijalarining qulay tarzda tavsiya etilishi;
✓ avtomatlashtirilgan tarmoqlarga ulash mumkinligi;
✓ tashqi elektromagnit ta'sirlarga nisbatan farqsiz;
✓ o'lchash jarayonini avtomatlashtirish imkoniyatining mavjudligi va hokazo
Shuning bilan birga, raqamli o'lchash asboblari uchun muayyan kamchiliklarni ham sanab o'tishimiz mumkin. Jumladan:
✓ murakkab tuzilishga ega;
✓ ishlab chiqarish tannarxi baland;
✓ atrof-muhit sharoitlarini talab qiladigan elektron qurilmalarni o'z ichiga oladi;
✓ qo'shimcha quvvat manbasini talab qiladi.
Lekin, integral sxemalarning tezkor rivojlanib borayotganligi natijasida bu kamchiliklar nisbatan kamayib bormoqda.
Raqamli o'lchov asboblarining afzallik jihatlarini ko'rsatish maqsadida "Metall o'tkazgichlar qarshiligining temperaturaga bog'liqligini o'rganish" deb nomlangan fizik eksperimentini laboratoriya ishi sifatida taklif qilamiz
Eksperimentning maqsadi: Metall o'tkazgichlar qarshiligining
temperaturaga bog'liqligini o'rganish va o'tkazgich qarshiligining temperatura koeffitsiyentini aniqlash.
Kerakli asboblar va jihozlar: elektr isitkich asbobi (plitka), suv solingan shisha kolba, ichiga metall o'tkazgich joylashtirilgan shisha probirka, 2 ta - PeakTech 3340 multimetri (bittasidan termometr, ikkinchisidan Ommetr sifatida foydalaniladi).
Metall o'tkazgichlarning qarshiligi temperatura o'zgarishiga qanday bog'liq? Buni mulohaza qilib ko'raylik. Bir tomondan temperaturaning ortishi erkin elektronlar tezligining va to'qnashishlar sonining ortishiga olib keladi. Bundan tashqari, kristall panjara tugunlaridagi ionlarning tebranish amplitudasi va uning harakatlanayotgan elektronlar bilan to'qnashuvlari soni ortadi. Natijada zaryadlangan zarralarning tartibli harakat tezligi kamayadi, bu esa tok kuchining kamayishiga olib keladi. Ikkinchi tomondan, temperatura ortganda birlik hajmdagi erkin elektronlar soni ortadi.
Masalan, elektrolit eritmalarda ionlar soni ortadi. Qaysi faktor ko'proq rol o'ynasa, temperaturaning ortishi o'tkazgich qarshiligining ortishiga yoki kamayishiga olib kelishi mumkin. Mazkur mulohazalarning to'g'riligiga ishonch hosil qilish uchun quyidagi tajribaga murojaat qilamiz. O'zgarmas tok manbai, elektr lampochka, ampermetr, kichik qarshilikli reostat va kalitlar ketma-ket ulangan zanjirni yig'amiz (1-rasm). Agar kalitni ulasak lampochka ravshan yonib turadi, ampermetr esa qandaydir tok kuchini ko'rsatadi.
1-rasm. Tajriba qurilmasining ko'rinishi
Spirt lampasi yordamida reostatni qizdirilsa, lampochka ilgaridagiga nisbatan xiraroq yonadi. Ampermetrning ko'rsatishi ham kamayganligini kuzatamiz. Bu tajriba reostat spirali qizdirilganda uning qarshiligi ortishini ko'rsatadi. Shunday tajribani boshqa metallar yoki metall qotishmalari bilan ham o'tkazib ko'rish mumkin. Demak, metall o'tkazgichlar qizdirilganda ularning qarshiligi ortar ekan.
Agar 0°C da o'tkazgich qarshiligi R0, t temperaturada R bo'lsa, ular orasidagi bog'lanish
R = R0 (1 + at) (1) bo'ladi. Bunda: a - qarshilikning temperatura koeffitsiyenti deyiladi. Uning
I-O »+
R - R _ AR
fizik ma'nosini anglab yetish uchun a = n . = n . (2) ni hosil qilamiz. Demak, a -
R0 Af R Af
koeffitsiyent, temperatura 1°C ga o'zgarganda o'tkazgich qashiligining o'zgarishi 0°C dagi qarshiligining qancha qismini tashkil etishini ko'rsatadi. Aniq ishlaydigan elektron sxemalarda o'tkazgich qarshiligining temperaturaga bog'liqligini hisobga olish zarur bo'ladi. Uni hisobga olmaslik qo'shimcha xatoliklarning yuzaga kelishiga sababchi bo'lishi mumkin. O'tkazgichlar qizdirilganda ularning geometrik o'lchamlari kam o'zgaradi. O'tkazgichning qarshiligi asosan solishtirma qarshilikning o'zgarishi bilan o'zgaradi. Solishtirma qarshilikning temperaturaga
bog'liqligini topish uchun (2) ifodaga R = P~ va Ro = p~° lar qo'yiladi. p = p0(1 + aAt)
(3) Quyidagi jadvalda ba'zi bir metallar solishtirma qarshiligining temperatura koeffitsiyenti keltirilgan:
Metall yoki qotishma «, 0C Metall yoki qotishma «, 0C
Aluminiy 0,0042 Nikelin 0,0001
Vismut 0,0046 Nikel 0,0065
Volfram 0,0045 Simob 0,0010
Temir 0,0062 Nixrom 0,0002
Qo'rg'oshin 0,0042 Qalay 0,0044
Metallar solishtirma qarshiligining temperaturaga bog'liqligidan qarshilikli termometrda foydalaniladi. Bunday termometrlar bilan juda yuqori va juda past temperaturalarni o'lchash mumkin. Masalan, platinali termometrlar bilan -200oC dan +600oC gacha bo'lgan temperaturalarni 0,0001oC aniqlikda o'lchash mumkin.
Ishni bajarish tartibi: Ishni bajarish uning eksperiment qurilmasini yig'ishdan boshlanadi (2-rasm):
2-rasm. Eksperiment qurilmasining ko'rinishi
1). Shisha kolbaning yarmidan ko'prog'igacha suv solinadi.
2). Suv solingan shisha kolbani elektr plitka ustiga o'rnatilib, zanjirlarini berkitiladi.
3). Ichida metall o'tkazgich joylashgan probirkani shisha kolbaning ichiga solinadi.
4) Multimetrlarni ishga tayyorlanadi, ya'ni birinchi multimetrni qarshilik o'lchaydigan Ommetr va ikkinchisini temperaturani o'lchaydigan termometr holatiga keltiriladi.
5). Ommetrni metal o'tkazgichga rasmda ko'rsatilganidek ulanadi.
6) Termometrning o'lchash simini metall o'tkazgich joylashgan probirkaning ichiga joylashtiriladi.
7). Elektr plitkani tok manbaiga ulanadi. Elektr plitka biroz qizib olgunicha kutish lozim.
9). Butun sistema ma'lum bir temperaturaga erishgach (25-30 0C), qarshilik va temperaturaning dastlabki qiymatlarini yozib olinadi va kuzatish boshlanadi.
10). Temperaturaning har 5 gradusga ortishida qarshilikning qiymatlarini yozib boriladi. Kuzatishni kolbadagi suvning qaynashigacha davom ettirish mumkin.
12) Olingan natijalarni jadvalga kiritiladi va jadval asosida qarshilikning temperaturaga bog'liqlik grafigini chiziladi.
13) Qarshilikning temperaturaga bog'liqlik grafigidan foydalanib, temperatura koeffitsientining qiymatini kamida uch marta hisoblanadi va xatoliklarni aniqlanadi.
14). Xulosalar qilinadi va ish yuzasidan hisobot tayyorlanadi.
Raqamli termometr va ommetrlar yordamida olingan tajriba natijalarini quyidagi jadvalda aks ettiramiz:
№ Termometrning Ommetrning № Termometrning Ommetrning
ko'rsatishlari ko'rsatishlari ko'rsatishlari ko'rsatishlari
(0C) (H) (0C) (H)
1. 30 81,4 9. 70 92,6
2. 35 82,6 10. 75 94
3. 40 84 11. 80 95,4
4. 45 85,6 12. 85 96,7
5. 50 87 13. 90 98
6. 55 88,3 14. 95 99,3
7. 60 90,1 15. 98 100
8. 65 91,5
Ushbu jadvaldagi ma'lumotlar asosida metall o'tkazgich qarshiligining temperaturaga bog'liq o'zgarish grafigini chizamiz.
3-rasm. Metall o'tkazgichlar qarshiligining temperaturaga bog'liqlik grafigi
Grafikdan ko'rinadiki, metall o'tkazgich qarshiligining temperaturaga bog'liq o'zgarishi chiziqli bo'lib, o'sish burchagi juda kichik, ya'ni qarshilikjuda sekin o'zgaradi. Analog o'lchov asboblarining xatoliklari katta bo'lganligi tufayli, ushbu tajribani ular yordamida deyarli o'tkazib bo'lmaydi.
REFERENCES
1. Nurillayev B.N. Umumiy fizika (Elektr va magnetizmdan laboratoriya ishlari). O'quv qo'llanma. -T.: TDPU. 2024. -216 b.
2. Toshxonova J.A., Rizayev T., Maxmudova X.M., Nurillayev B.N. O'zgaruvchan tok zanjiridagi aktiv, induktiv, sig'im qarshiliklar va ularga asoslangan laboratoriya ishlari. Metodik qo'llanma. -T.: TDPU. 2006. -84 b.
3. Горчаков Л.В. Исследование зависимостей сопротивления металла и полупроводника от температуры. Методические указания для проведения лабораторных работ. Томск.: 2022. 28 стр.
4. Физика. Электродинамика. 10-11 классы. Учебник для углублённого изучения физики. Мякишев. Дрофа. Москва. 2002.
5. Nurillayev B.N., Umarova M.S., Saidova M.T. Elektr iste'molchilarining quvvatini va energiya sarfini o'lchash eksperimenti. INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL SCIENCE AND INNOVATION SPECIAL ISSUE «Modern tendencies of teaching physics in the environment of information and innovative technologies: problems and solutions» April, 2024 | ISSN: 2181-3337 | scientists.uz
6. https://cyberleninka.ru/article/n/zamonaviy-elektr-o-lchov-asboblari-va-ularning-ishlash-prinsiplari/viewer.
