I Pracownia Zakładu Fizyki PL
Wydział Elektryczny		Ćwiczenie nr.: 5.1
Jacek Ozimek	Semestr: II	Grupa: ED 2.4	Rok akadem.: 97/98
Temat: Pomiary SEM ogniwa metodą kompensacji.		Data wykonania: 98 . 04 . 21	Ocena:

Podbudowa teoretyczna:

Ogniwem galwanicznym nazywa się układ przewodników elektronowych i jonowych, pozwalający na bezpośrednie przekształcenie energii chemicznej w energię elektryczną. Zazwyczaj ogniwo składa się z dwóch elektrod metalowych zanurzonych w elektrolicie. Między elektrodami powstaje różnica potencjałów wywołana reakcjami chemicznymi, zachodzącymi na granicy faz metal-elektrolit. Tę różnicę potencjałów nazywa się siłą elektromotoryczną ogniwa.

Metoda kompensacji została opracowana przez Poggendorfa. W czasie pomiarów SEM tą metodą, ogniwo pozostaje otwarte. Mostek Poggendorfa stanowią dwa obwód odpowiednio ze sobą połączone (jak na rys.).

Obwód główny:

źródło prądu stałego E_B

mikroamperomierz μA

potencjometr

Obwód boczny:

badane ogniwo E_X

galwanometr G

Siła elektromotoryczna E_B musi być większa od siły elektromotorycznej E_X polega na znalezieniu takiego punktu C na potencjometrze, dla którego różnica potencjałów V_A - V_C będzie dokładnie równa E_X. W takiej sytuacji, prąd w obwodzie bocznym nie płynie a siła elektromotoryczna E_X jest skompensowana różnicą potencjałów V_A - V_C.

E_X = V_A - V_C.

Jeśli opór potencjometru na odcinku AC jest równy R_X, a w obwodzie głównym płynie prąd o natężeniu i, to różnica potencjałów V_A - V_C = i R_X, więc:

E_X = i R_X

Jest to wzór końcowy według którego obliczamy siłę elektromotoryczną ogniwa.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Montujemy układ według schematu. Po zamknięciu wyłącznika W₂, ustawiamy natężenie prądu potencjometrem R_s. Po chwilowym zamknięciu wyłącznika telegraficznego dobieramy taką wartość oporu R_X, przy którym wskazanie galwanometru G będzie równe zeru.

2. W przypadku badania SEM drugiego ogniwa należy sporządzić 1% wodny roztwór NaCl /1,5g NaCl ; 148,5g H₂O/

3. Po dokładnym wymieszaniu roztworu zanurzamy elektrody metalowe /Pb(-) oraz Cu(+)/

4. Wykorzystujemy ten sam układ pomiarowy co w przypadku badania SEM ogniwa stałego

5. siłę elektromotoryczną ogniwa obliczamy według wzoru:

E_X = i R_X

Schemat układu pomiarowego

Wyniki zostały zebrane w tabeli:

Rodzaj	i	RX	EX	EX śr	δm
ogniwa	10^-5 A	Ω	V	V	%
	90	9840	8,856
	100	8910	8,91
E4	110	8080	8,888	8,888	0,56
	120	7400	8,88
	135	6600	8,91
	10	4000	0,4
	20	1900	0,38
	30	1230	0,369	0,374	5,03
	40	900	0,36
	45	810	0,364

Przykładowe obliczenia:

E_X = i R_X

E_X = 100 ^. 10^-5[A] ^. 8910[Ω] = 8,91[V]

E_X = 10 ^. 10^-5[A] ^. 4000[Ω] =0,04[V]

E_{X śr} jest sumą arytmetyczną wyników.

Dyskusja błędu:

Błąd względny maksymalny liczymy metodą różniczkową:

Błędy bezpośrednie wynikające z klasy użytych przyrządów:

błąd pomiaru oporu,

błąd pomiaru natężenia,

Błąd względny maksymalny liczymy różniczkójąc wzór:

E_X = i R_X

gdzie siła elektromotoryczna jest funkcją dwóch wielkości mierzonych bezpośrednio: natężenia i oraz oporu R_X, a więc ostatecznie błąd względny maksymalny będzie miał postać:

Błąd ten obliczamy dla największej różnicy od wartości średniej.

Błędy te zostały wpisane do tabeli.

---