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 :
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.
