Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 1 013 работающих калькуляторов

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО · ОНЛАЙН

Сопротивление резистора по серии измерений тока и напряжения

Сопротивление, найденное по одной паре значений тока и напряжения, сильно зависит от ошибки измерения. Серия измерений при разных токах позволяет провести прямую U = R·I + U₀ методом наименьших квадратов: наклон равен сопротивлению, а свободный член показывает смещение нуля прибора. Калькулятор выдаёт сопротивление, смещение, прогноз напряжения и коэффициент R².

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Показания амперметра в одних и тех же единицах, не меньше двух различных значений.
Показания вольтметра в том же порядке, что и токи.
При каком токе оценить напряжение по найденной прямой.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Линейная регрессия

Свободный член0,026
Наклон9,96
Прогноз y(x)6,002
R²0,999561
Наблюдений5

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Метод наименьших квадратов для зависимости y=a+b·x; R² измеряет качество подгонки на исходных наблюдениях, но не гарантирует прогноз вне обучающего диапазона.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Как найти сопротивление по вольт-амперной характеристике: наклон прямой через серию измерений

Одно измерение тока и напряжения даёт одно значение сопротивления, и ошибка прибора целиком входит в ответ. Если измерить напряжение при нескольких токах, точки лягут вдоль прямой, а её наклон окажется надёжнее. Калькулятор определяет сопротивление резистора по серии измерений тока и напряжения методом наименьших квадратов.

Помимо сопротивления он показывает смещение нуля прибора, прогнозирует напряжение при заданном токе и выдаёт коэффициент R². Ниже разобраны закон Ома, лабораторный пример, чтение R², схемы подключения приборов и типичные ошибки при обработке результатов.

Закон Ома и вольт-амперная характеристика

Для омического проводника напряжение пропорционально току: U = R·I, и график U(I) — прямая через начало координат. Наклон прямой равен сопротивлению. Измерение при одном токе даёт единственное значение, на которое сильно влияют ошибка прибора и смещение нуля, а серия при разных токах позволяет усреднить случайные погрешности.

Метод наименьших квадратов находит прямую U = R·I + U₀, у которой сумма квадратов отклонений точек минимальна. Наклон R — сопротивление в омах, если ток в амперах, а напряжение в вольтах. Свободный член U₀ показывает систематическое смещение, например ненулевое показание вольтметра при нулевом токе.

Разбор лабораторного примера

Пусть при токах 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 А вольтметр показал 1,02; 2,05; 2,96; 4,03 и 5,01 В. Регрессия даёт наклон 9,96 Ом, свободный член 0,026 В и R² = 0,9996. Значит, сопротивление резистора примерно 9,96 Ом при очень малом смещении нуля.

Прогноз при токе 0,6 А равен 9,96·0,6 + 0,026 ≈ 6,00 В. Перед повышением тока проверьте допустимую мощность резистора: при 0,6 А выделяется около 3,6 Вт, и маломощный резистор нагреется, а его сопротивление изменится. Прогноз остаётся верным лишь пока модель U = R·I сохраняется.

Как читать R² и свободный член

R², близкий к единице, показывает, что точки лежат вдоль прямой, но сам по себе не доказывает выполнение закона Ома: при нагреве сопротивление растёт, и график изгибается, хотя на коротком участке всё ещё похож на прямую. Если точки расходятся с прямой систематической дугой, элемент неомический — лампа накаливания, диод, термистор.

Для лампы накаливания уместно говорить о дифференциальном сопротивлении на малом участке, а не о постоянном R. Свободный член, заметно отличающийся от нуля, требует проверки: он возникает из-за смещения нуля вольтметра, контактных ЭДС или из-за того, что часть тока идёт через сам вольтметр.

Схема подключения приборов и систематические ошибки

В лабораторной работе систематическую ошибку вносят сами приборы. Вольтметр, подключённый параллельно резистору, отбирает небольшую часть тока, а амперметр, включённый последовательно, добавляет своё сопротивление. Для малых сопротивлений существенна первая ошибка, для больших — вторая, поэтому схему выбирают по соотношению сопротивления резистора и сопротивлений приборов.

Наклон, найденный по нескольким точкам, ближе к истинному значению, чем отношение U/I при одном токе, но систематические ошибки схемы он не устраняет. Работайте только с безопасно низкими напряжениями; опыты с сетевым напряжением выполняют специалисты по правилам электробезопасности.

Единицы измерения и типичные ошибки

Ток в миллиамперах и напряжение в вольтах дают сопротивление в килоомах: точки (1; 2,1), (2; 3,9), (3; 6,1) и (4; 8,0) мА и В приводят к наклону 1,99 кОм. Единицы всех токов должны совпадать, а ток всегда вводится в первое поле: если поменять поля местами, вместо сопротивления получится проводимость.

Ещё одна ошибка — использовать почти одинаковые токи: разброс значений тока мал, и наклон получается неустойчивым. Берите токи в широком диапазоне, не меньше пяти значений, и не превышайте допустимую мощность резистора, иначе температура и сопротивление изменятся прямо во время опыта.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

U = R·I + U₀, R = Σ(Iᵢ − Ī)(Uᵢ − Ū) / Σ(Iᵢ − Ī)²

Проверенные примеры

Лабораторная серия

Токи 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 А, напряжения 1,02; 2,05; 2,96; 4,03; 5,01 В.

R ≈ 9,96 Ом, U₀ ≈ 0,026 В, R² ≈ 0,9996. Напряжение при 0,6 А: 9,96 · 0,6 + 0,026 ≈ 6,00 В.

Идеальный резистор

Токи 0,1; 0,2; 0,3 А, напряжения 1; 2; 3 В.

Все точки лежат на прямой U = 10·I, поэтому R = 10 Ом, U₀ = 0, R² = 1.

Смещение нуля вольтметра

Токи 0,1; 0,2; 0,3 А, напряжения 1,05; 2,05; 3,05 В.

U = 10·I + 0,05: сопротивление по-прежнему 10 Ом, а свободный член 0,05 В выдаёт сдвиг нуля вольтметра.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Соберите цепь с резистором, амперметром и вольтметром и запишите несколько пар значений при разных токах.
  2. Введите токи в первое поле, а напряжения — во второе, в одном порядке и в согласованных единицах.
  3. Укажите ток, для которого нужно оценить напряжение.
  4. Нажмите «Вычислить»: наклон — это сопротивление R, свободный член — смещение нуля U₀, R² показывает линейность.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Что означает свободный член?

Для идеального резистора он равен нулю. Заметное значение указывает на смещение нуля вольтметра, контактные ЭДС или ток утечки через прибор.

Как понять, что закон Ома выполняется?

R² близок к единице, а точки лежат вдоль прямой без дуги. Систематический изгиб говорит о нагреве или о неомическом элементе: лампе, диоде, термисторе.

Что получится, если поменять местами поля?

Наклон станет проводимостью в сименсах, то есть величиной, обратной сопротивлению. Ток всегда вводят в первое поле, а напряжение — во второе.

Сколько измерений нужно?

Минимум два, лучше пять–десять в широком диапазоне токов. Допустимую мощность резистора превышать нельзя.

Похожие калькуляторы

▦ELECTROMAGNETISM

Мощность постоянного тока по напряжению и току

Нужно вычислить электрическую мощность, передаваемую участку цепи постоянного тока. Можно оценивать нагрузку источника питания, нагревателя постоянного тока или лампы постоянного тока.

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030225/

Предварительный просмотр