Nr ćw
202

Data

Piotr Konieczny
Marek Prażyński

Wydział
Informatyki i
Zarządzania

Semestr II

Grupa

Prowadzący: dr inż. Robert Hertmanowski

Przygotowanie

Wykonanie

Ocena

Wyznaczanie siły elektromotorycznej ogniw metodą kompensacji

1.

Podstawy teoretyczne

Źródłami siły elektromotorycznej nazywamy urządzenia zdolne do wytwarzania różnic potencjałów

pomiędzy dwoma punktami . Do źródeł SEM zaliczamy ogniwa , baterie i prądnice . Wewnątrz

źródła ładunki dodatnie przemieszczają 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

ε

zdefiniowane jest następująco :

ε

=

dW

dq

Jednostką SEM jest wolt .

Rzeczywiste źródła SEM posiadają opór wewnętrzny r.

Jeżeli ze źródła czerpiemy prąd i to różnica potencjałów Uz na zaciskach jest mniejsza od SEM

Uz =

ε

- ri

.Do pomiaru SEM nie można więc użyć woltomierza ponieważ pobiera

on pewną ilość prądu . SEM mierzy się metodą kompensacyjną . Schemat układu kompensacyjnego

przedstawiony jest poniżej :

Stosując do tego układu II prawo Kirchhoffa (oczko abcd ) otrzymujemy :

− −

+

−

=

ε

0

3 2

1

2

1

0

R I

I

I

R

(

)

.

Gdy w wyniku zmian oporów R1 i R2 osiągniemy wartość I2 = 0 wówczas powyższe równanie przyjmie

postać :

ε

0

1 1

=

R I

.

Wstępnie w układzie wykorzystuje się wzorcowe ogniwo Westona , którego SEM wynosi

ε

0=1.0183V .

Ogniwo Westona :

W drugiej części ćwiczenia ogniwo wzorcowe zastępuje się badanym ( SEM jest równe

ε

x ). W

analogiczny sposób otrzymujemy równanie :

ε

x

R I

=

'

1

1

.

SEM nieznanego ogniwa :

ε

ε

x

R

R

=

0

1

1

'

.

2.

Wyniki pomiarów

Pomiary

10 000

Ω

Dla ogniwa

Westona

R1=2010,0

R2=79810,0

Dla baterii

R1=2551,5

R2=7448,5

8 000

Ω

Dla ogniwa

Westona

R1=16093

R2=63907

Dla baterii

R1=20414

R2=59586

6 000

Ω

Dla ogniwa

Westona

R1=12091

R2=47909

Dla baterii

R1=15310

R2=44690

3.

Obliczenia

Wyznaczamy siłę elektromotoryczną

ε

ε

x

R

R

=

0

1

1

'

.gdzie

0

ε

= 1,0183V

Obliczyć siły elektromotoryczne nieznanych ogniw ze wzoru

Dla 10 000

Ω

Ω

Ω

Ω

.

ε

ε

x

R

R

=

0

1

1

'

=

Ω

Ω

0

,

2010

5

,

2551

0183

,

1

= 1,293 V

Dla 8 000

Ω

Ω

Ω

Ω

.

ε

ε

x

R

R

=

0

1

1

'

=

Ω

Ω

16093

20414

0183

,

1

= 1,269 V

Dla 6 000

Ω

Ω

Ω

Ω

.

ε

ε

x

R

R

=

0

1

1

'

=

Ω

Ω

12091

15310

0183

,

1

= 1,289 V

Wartość średnia

ε

ε

x

R

R

=

0

1

1

'

V

1,283667

=

( )

(

) (

) (

)

(

) (

) (

)

0,00743

0,0000552

6

0,000331

6

0,000025

0,000225

0,000081

6

0,005

-

0,015

0,009

-

2

*

3

289

,

1

284

,

1

1,269

-

284

,

1

293

,

1

284

,

1

)

1

(

2

2

2

2

2

2

2

1

=

=

=

=

=

+

+

=

=

+

+

=

=

−

+

+

−

=

=

−

−

=

∆

∑

=

n

n

e

e

e

n

i

i

1,284 ± 0,00743 [ ܸ]

4.

Wnioski

Siła elektromotoryczna nieznanego ogniwa wynosi

1,284 ± 0,00743 [ ܸ], co pozwala sądzić iż był to

akumulator

NiMH

(akumulator niklowo-metalowo-wodorowy). Wartość nie mieści się w granicy

błędów, prawdopodobnie na skutek częściowego rozładowania akumulatora.