raporty, teoria1, Celem zadania jest pomiar siły elektromotorycznej SEM generowanej w ogniwie organicznym i stężeniowym


Ćwiczenie nr 1 - Ogniwa

Celem tego zadania jest pomiar siły elektromotorycznej SEM generowanej w ogniwie organicznym i stężeniowym.

Prąd elektryczny to uporządkowany ruch nośników ładunku pod wpływem pola elektrycznego. Nośnikami takiego ładunku są przede wszystkim swobodne elektrony (w metalach), jony (w cieczach) oraz elektrony i dziury (w półprzewodnikach).

Dla przewodników metalicznych (w stałej temperaturze) natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do napięcia między końcami przewodnika.

I~U

Jest to prawo Ohma.

Poruszające się w metalu elektrony napotykają na przeszkody w postaci drgających jonów sieci krystalicznej metalu. Oznacza to, że przewodnik ma opór. Opór elektryczny przewodnika to stały dla tego przewodnika w danej temperaturze stosunek napięcia pomiędzy jego końcami do natężenia prądu. Przedstawia to wzór:

U/I = R U/I = const. 1Ω = 1V/1A

gdzie:

U- napięcie prądu wyrażane w V [wolt]

I- natężenie prądu wyrażane w A [amper]

R- opór wyrażany w Ω [om]

Opór elektryczny jest cechą każdego przewodnika. Zależy od jego długości, pola przekroju poprzecznego i rodzaju metalu. Wzór:

R = ρ * l/S

gdzie:

l- długość przewodnika [m]

S- pole przekroju poprzecznego przewodnika [m2]

ρ- opór właściwy zależny od rodzaju metalu [Ω * m]

Odbiorniki energii elektrycznej można łączyć szeregowo lub równolegle. Powstaje wtedy opór zastępczy. W zależności od tego, czy odbiorniki połączone są szeregowo czy równolegle inna jest definicja oporu zastępczego.

Opór zastępczy odbiorników połączonych szeregowo jest równy sumie oporów poszczególnych odbiorników.

R = R1 + R2 + R3

Odwrotność oporu zastępczego odbiorników połączonych równolegle jest równa sumie odwrotności oporów poszczególnych odbiorników.

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Zgodnie z zasadą zachowania ładunku liczba elektronów wpływających do punktu x (do węzła) w czasie Δt jest równa liczbie elektronów wypływających z tego punktu w tym samym czasie. Tak też dzieje się w połączonych ze sobą odbiornikach równolegle.

Pierwsze prawo Kirchhoffa mówi, że suma natężeń prądów wpływających do węzła W jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła. Ma to bardzo istotne znaczenie przy wyprowadzaniu wzoru na opór zastępczy odbiorników połączonych równolegle, bowiem w takim przypadku między końcami każdego z odbiorników panuje takie samo napięcie UAB.

Fakt ten możemy zapisać w taki sposób:

I1R1 = I2R2 = I3R3

Dla pary oporników mamy I1R1 = I2R2, skąd I1/I2 = R2/R1

Więc natężenia prądów płynących przez odbiorniki połączone równolegle są odwrotnie proporcjonalne do oporów tych odbiorników.

Każdy zbiór gałęzi , który tworzy w sieci elektrycznej obwód zamknięty nazywany jest oczkiem sieci. Drugie prawo Kirchhoffa nosi nazwę prawa Kirchhoffa dla oczka sieci elektrycznej. Mówi nam ono, że suma algebraiczna sił elektromotorycznych i napięć w oczku sieci jest równa zeru. W obwodzie występują dwa opory: opór r elektrolitu między elektrodami, zwany oporem wewnętrznym ogniwa i opór R zewnętrzny.

By móc pisać o sile elektromotorycznej SEM ogniwa należałoby wyjaśnić, jak zbudowane jest takie ogniwo chemiczne (galwaniczne). Składa się ono z dwóch płyt wykonanych z różnych przewodników (elektrody) i elektrolitu, w którym są one zanurzone. Mogą to być np. płyty: cynkowa i miedziana, zanurzone w roztworze kwasu siarkowego. Na skutek zachodzących reakcji chemicznych, między powierzchnią każdej elektrody a cienką warstwą otaczającego ją elektrolitu powstaje różnica potencjałów. Suma tych potencjałów (elektrody miedzianej i cynkowej) nazywana jest siłą elektromotoryczną ogniwa. Dotyczy to ogniwa niepracującego.

ε = ΔECu + ΔEZn

Natomiast potencjał ogniwa pracującego w warunkach niestandardowych oblicza się ze wzoru Nernsta:

E = E0 +- RT/nF * lg Cmol E = [V]

gdzie:

R- stała gazowa, R = 8,313 Pam3/molK lub J/K

n- ilość elektronów wymienionych w procesie elektronowym

F- stała Faradaya, F = 96500C (jest to ładunek jaki posiada 1 mol elektronów)

T- temperatura wyrażana w kelwinach

E0- potencjał normalny wyrażany w woltach

Cmol- stężenie molowe jonów w półogniwach lub stosunek stężeń molowych postaci utlenionej i zredukowanej pierwiastka w ogniwach redoks

Dla temperatury 298K współczynnik RT/F wynosi 0,0591V, więc:

E = E0 +- 0,0591/n * lg Cmol



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Pomiar siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego ogniwa metodą kompensacji, Politechnika Częstoch
Pomiar siły elektromotorycznej ogniwa, Akademia Morska Szczecin, SEMESTR II, Fizyka, I semestr
15 Pomiar siły elektromotorycznej ogniwa i charakterystyka jego pracy
Elek- Pomiar siły elektromotor i oporu wewnętrznego ogniwa, Sprawozdania - Fizyka
zastosowanie pomiaru siły elektromotorycznej ogniw galwanicznych 6VUXUCM3KCOLGMFGP3ULXZFJMGULSLOWTSQ
(1) Pomiar siły elektromotorycznej ogniwa
Pomiar siły elektromotorycznej doc
Elektrotechnika okrętowa, elektra Gnat egzamin, Kontrola stanu izolacji zadaniem urządzeń kontroli s
Laboratorium Instalacji I Oświetlenia, Pomiary natężenia oświetlenia i luminancji v2, Celem ćwiczeni
F-73, Celem ˙wiczenia jest zestawienie modelu lunety, wyznaczenie powi˙kszenia, zdolno˙ci rozdzielcz
F0-20!, Celem Cwiczenia jest poznanie fizycznych podstaw zjawiska termoelektrycznego i zapoznanie z
12, F-20, Celem Cwiczenia jest poznanie fizycznych podstaw zjawiska termoelektrycznego i zapoznanie
12, F-20, Celem Cwiczenia jest poznanie fizycznych podstaw zjawiska termoelektrycznego i zapoznanie

więcej podobnych podstron