(26)

Ćwiczenie nr 13

Wyznaczanie oporu wewnętrznego ogniwa Leclanche’go

1. Wiadomości wstępne

Chcąc wywołać w przewodniku przepływ prądu 0 stałym natężeniu ^ dysponować mechanizmem, który mógłby pomiędzy dwoma punktami

mwhanrajjiL

wewnętrznej następuje rozdział ładunków, co prowadzi do powstawania różnicy potencji pomiędzy biegunami źródła.

Ogniwem galwanicznym nazywamy układ dwu płytek wykonanych z metali lub związków metali (jedna może być węglowa), zanurzonych w roztyty¹ wodnym kwasu, zasady lub soli.

Przedstawiona definicja jest najbardziej ogólną definicja ogniwa galwanicznej* słuszna dla wszystkich rodzajów ogniw, z jakimi spotykamy się obecnie. Ogniwo chenrcat,; bo ograniczamy się w tej chwili jedynie do ogniw tego typu. jest urządzS przekształcającym energię chemiczną w energię elektryczną. W przeprowadzki eksperymencie używamy ogniwa Leclanchc’go. Jest to ogniwo używane powszecbijęK zasilania latarek, radioodbiorników iid. Elektrodami w ogniwie Leclanche'go są: blada cynkowa, stanowiąca równocześnie obudowę ogniwa oraz elektroda węglowa - grafitów pręt umieszczony w środku. Elektrolitem jest roztwór wodny chlorku amonu NH& (salmiak). Ogniowo takie może pracować stabilnie jedyne wtedy, gdy elektroda węfjow owinięta jest woreczkiem zawierającym dwutlenek magnezu Mn02. Zadaniem dwutlenki magnezu jest utlenianie wodoru wydzielającego się na elektrodzie węglowej. Gdjhjffl wodoru nie usuwali, ogniwo przestało by działać. Tego typu ogniwa nie można regenertnl, Jest to ogniwo jednorazowego użytku - ogniwo nieodwracalne.

Poniższy rysunek pokazuje schemat tego ogniwa.

Budowa ogniwa LecIanche‘go

Powróćmy do omawianych wcześniej ogniw galwanicznych. Jak pamiętamy, ogniwo takie składa się z dwu różnych elektrod zanurzonych w elektrolicie. Jeżeli elektrody połączymy oporem zewnętrznym R* w obwodzie popłynie prąd.

Prąd płynie zarówno z obwodzie zewnętrznym

I _(przez opornik R*) jak i przez elektrolit, który

"1 przepływającemu prądowi stawia pewien opór zwany oporem wewnętrznym (R_w). W obwodzie takim spełniona jest relacja;

E - l(R_t + R_w) = constans noszącą nazwę uogólnionego prawa Ohma. Stała E jest równa wspomnianej wcześnie sile elektro-motorycznej ogniwa.

R2 wynosi:

Ponieważ spadek napięcia U na oporze zewnętrznym

U=IR^

prawo to możemy zapisać w następującej postaci:

E =U+fR_Wm

a stąd

V= E-IR_W

Zależność napięcia U od natężenia płynącego w obwodzie prądu przedstawia poniższy rysunek:

Jak z niego wynika SEM ogniwa jest równa napięciu na jego zaciskach wtedy, gdy przez obwód nic płynie prąd. Napięcie na zaciskach Ogniwa obciążonego oporem R jest równe SEM E pomniejszonej o spadek potencjału na oporze wewnętrznym R_w.. Jest to uogólnione prawo Ohma. Z nachylenia wykresu możemy odczytać wartości oporu wewnętrznego R» jako współczynnika kierunkowego prostej.

53