Ćwiczenie 63

Wyznaczanie siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego ogniwa metodą kompensacji

Przyrządy:

Opornik suwakowy (AB), opornik (R), ogniwo pomocnicze (E), ogniwo Westona (E_w), ogniwo badane (E_x), galwanometr (G), opór o znanej wartości (r),wyłączniki (K₁ i K₂) .

Schemat połączeń układu przedstawiono na poniższym rysunku.

Rys.1.

Siłę elektromotoryczną E_x wyznaczoną metodą kompensacji wyraża się wzorem:

(1)

gdzie: E_w - siła elektromotoryczna ogniwa Westona,

l_x - długość odcinka AC_x,

l_w - długość odcinka AC_w,

C_x, C_w - oznaczają położenia suwaka na oporniku AB, przy których nie płynie prąd

przez galwanometr (patrz rys.1)

Po połączeniu biegunów badanego ogniwa z opornikiem o oporze r można wyznaczyć napięcie na tym oporze, podobnie jak E_x. Korzystając ze wzoru (1) i z II prawa Kirchhoffa, otrzymamy następujące wyrażenie na opór wewnętrzny ogniwa:

(2)

gdzie: l - długość odcinka AC, dla której przez galwanometr nie płynie prąd w przypadku,

gdy badane ogniwo zbocznikowano oporem r.

Przebieg ćwiczenia:

1. Połączyć przyrządy według schematu z rys.1.

2. Zamknąć kolejno wyłącznik K₁, a następnie K₂. Przesunąć suwak opornika AB do takiego położenia C_w, przy którym przez galwanometr nie płynie prąd. Fakt ten należy sprawdzić przez kilkakrotne otwieranie i zamykanie i wyłącznika K₂ - wskazówka galwanometru nie powinna wówczas drgać.

3. Otworzyć kolejno wyłącznik K₂, a następnie K₁ i zmierzyć linijką odległość l_w = AC_w. Ustalić doświadczalnie błąd pomiaru odległości Δl_w. Wartości l_w i Δl_w wpisać do tab.1.

4. Zastąpić wzorcowe ogniwo (E_w) badanym ogniwem (E_x). Powtórzyć czynności jak w punktach 2 i 3, dokonując pomiaru odległości l_x = AC_x. Ustalić doświadczalnie błąd pomiaru odległości Δl_x. Wartości l_x i Δl_x wpisać do tab.1.

5. Połączyć bieguny badanego ogniwa (E_x) z opornikiem r i powtórzyć czynności jak w punktach 2 i 3 dokonując pomiaru odległości l =AC. Ustalić doświadczalnie błąd pomiaru odległości Δl. Wartości l i Δl wpisać do tab.1.

Uwaga: W celu zabezpieczenia ogniwa Westona wyłącznik K₂ zamykać na krótki okres czasu

6. Na podstawie ustalonych błędów pomiarów odległości (Δl_w, Δl_x, Δl) obliczyć błędy bezwzględne siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego wg poniższych wzorów. Obliczone wartości wpisać do tab.1.

Tab.1.

lw [mm]	Δlw [mm]	lx [mm]	Δlx [mm]	l [mm]	Δl [mm]	Ex [V]	ΔEx [V]	rx [Ω]	Δrx [Ω]

Wymagania:

• Ogniwa galwaniczne, siła elektromotoryczna i jej jednostki

• Prawa Kirchhoffa

• Wyprowadzenie wzorów (1) i (2)

---