WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ OGNIW METODĄ KOMPENSACJI

Nr ćw. 202				Semestr	Gr.
			Przygotowanie	Wykonanie	Ocena

1. Wstęp teoretyczny

Źródłami siły elektromotorycznej nazywamy urządzenia zdolne do wytwarzania różnic potencjałów pomiędzy dwoma punktami . Do źródeł SEM zaliczamy ogniwa , baterie i prądnice . Jeden z zacisków ogniwa jest dodatni, a drugi ujemny, odpowiednio do ich potencjałów elektrycznych. W obwodzie na zewnątrz źródła ładunki dodatnie poruszają się od bieguna dodatniego do ujemnego, gdzie osiągają najmniejszą wartość energii potencjalnej. Zachowanie ciągłości źródła wymaga, aby wewnątrz źródła ładunki dodatnie przemieszczały 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 zdefiniowane jest następująco :

Jednostką SEM jest J/C, czyli wolt . Rzeczywiste źródła SEM posiadają opór wewnętrzny r. Zgodnie z II prawem Kirchhoffa, suma wszystkich spadków potencjałów w dowolnym obwodzie zamkniętym jest równa zeru.

Uz = - ri

Jeżeli źródło jest nieobciążone (i = 0), wówczas różnica potencjałów na jego zaciskach jest równa SEM. Do pomiaru SEM nie można więc użyć woltomierza ponieważ jego działanie polega na przepływie prądu pobieranego z mierzonego źródła. SEM mierzy się metodą kompensacyjną , w której to metodzie warunek zerowania się prądu jest spełniony przez skompensowanie SEM badanego źródła zewnętrzną różnicą potencjałów.

Schemat układu pomiaru:

Stosując II prawo Kirchoffa do oczka abcd zawierającego ogniwo wzorcowe, otrzymujemy równanie:

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

W ogniwie Westona SEM zmienia się bardzo mało z czasem i wynosi:

0=1.0183V .

Jest to ogniwo rtęciowo - kadmowe, którego elektrodę dodatnią stanowi rtęć metaliczna pokryta pastą z siarczanu rtęciowego, rtęci i nasyconego roztworu siarczanu kadmowego.

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

Wzór na obliczenie SEM nieznanego ogniwa :

2. Pomiary

OGNIWO WESTONA
R1	ΔR1	R2	ΔR2	R1+ R2
1706	0,1	6294	0,1	8000
2030	0,1	7990	0,1	10020
2505	0,1	9495	0,1	12000

OGNIWO BADANE
R1^'	ΔR1^'	R2^'	ΔR2^'	R1^'+ R2^'
2380	0,1	5620	0,1	8000
2965	0,1	7055	0,1	10020
3545	0,1	8455	0,1	12000

3. Wzory

,

= 1,0183 V (SEM ogniwa Westona)

4. Błędy

5. Obliczenia

R1	R1^'	εx	Δεx
1706	2380	1,42	0,00014
2030	2965	1,49	0,00012
2505	3545	1,44	0,000098

Wartość średnia:

ε_{x śr.} = 1,45 [V]

1