202.docx

Temat : Wyznaczanie  siły  elektromotorycznej  ogniw  metodą  kompenensacji.

1.                 Część teoretyczna:

Źródłami  siły  elektromotorycznej  nazywamy  urządzenia  zdolne  do  wytwarzania  różnic  potencjałów  pomiędzy  dwoma  punktami . Do  źródeł  SEM  zaliczamy  ogniwa , baterie i  prądnice . Wewnątrz  źródła  ładunki  dodatnie  przemieszczają  się  w  kierunku  od  potencjału  ujemnego  do  potencjału  dodatniego.

Zatem  źródło  SEM  musi  być  zdolne  do  wykonywania  pracy  na  zwiększenie  energii  ładunków , które  do  niego  dopływają  . Jeśli  przeniesienie  ładunku  dq  związane  jest  z  wykonaniem  pracy  dW  ,  wówczas  SEM  źródła  prądu  e  zdefiniowane  jest  następująco :

Jednostką  SEM  jest  wolt [V].

Rzeczywiste  źródła  SEM  posiadają  opór  wewnętrzny  r. Najprostszy obwód zamknięty buduję się poprzez dołączenie oporu zewnętrznego do zaciskow źródła. Zawiera on wówczas następujące elementy połączone szeregowo: siłę elektromotoryczną e, opór wewnętrzny r oraz opór zewnętrzny R. Zgodnie z II prawem Kirchoffa suma spadków potencjałów w dowolnym obwodzie zamkniętym równa jest zeru. Po zastosowaniu powyższego prawa do naszego obwodu uzyskamy równanie:

  (1)                                            e-ri-Ri=0,

gdzie i jest natężeniem prądu płynącym w obwodzie, iloczyn iR jest różnicą potencjałów zmierzoną na zaciskach zewnętrznych źródła: iR=UZ. Uwzględniwszy powyższe w równaniu (1), otrzymamy:

                                            Uz = e - ri.

Jeżeli  ze  źródła  czerpiemy  prąd (i>0)  to  różnica  potencjałów  Uz  na  zaciskach  jest  mniejsza  od  SEM  :

                                            Uz = e - ri .

Jeżeli źródło pozostaje nieobciążone (i=0), to różnica potencjałów na jego zaciskach równa się sile elektromotorycznej.

Do  pomiaru  SEM  nie  można  więc  użyć  woltomierza  ponieważ  pobiera  on  pewną  ilość  prądu . SEM  mierzy  się   metodą  kompensacyjną . Schemat  układu  kompensacyjnego  przedstawiony jest  poniżej :

              Stosując  do  tego  układu  II  prawo  Kirchhoffa (oczko  abcd )  otrzymujemy :

                                          .

Gdy  w  wyniku  zmian  oporów  R1  i  R2  osiągniemy  wartość  I2 = 0  wówczas  powyższe  równanie   przyjmie  postać :

                                            .

Wstępnie  w  układzie  wykorzystuje  się  wzorcowe  ogniwo  Westona  ,  którego   SEM  wynosi     e0=1.0183V .

              Ogniwo  Westona :

W  drugiej  części  ćwiczenia  ogniwo  wzorcowe  zastępuje  się  badanym  ( SEM  jest  równe  ex ).   W   analogiczny  sposób  otrzymujemy  równanie  :

                                            .

Natomiast SEM  nieznanego  ogniwa możemy wyliczyć tworząc układ równań z którego wynika, że siła elektromotoryczna nieznanego ogniwa wynosi:

2.    Pomiary

·        Tabela dla pomiarów dotyczących ogniwa Westona:

·        Tabela dla pomiarów dotyczących ogniwa badanego: