Grupa nr 3

Grzegorz Ciosk

Rafał Ponikiewski

Wydział Budowy Maszyn

rok 3, semestr 6

studia zaoczne inżynierskie

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 63

Wyznaczanie siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego ogniwa metodą kompensacji

1. WSTĘP TEORETYCZNY

Ogniwo galwaniczne

Układ składający się z dwu różnych elektrod zanurzonych w elektrolicie nazywa się ogniwem galwanicznym.

Ogniwo Westona

Naczynie ogniwa uformowane jest z rury szklanej, uformowanej w kształt litery H. Elektrodę dodatnią stanowi tu rtęć, a ujemną amalgamat kadmu. Nad rtęcią znajduje się siarczan rtęciowy Hg₂SO₄ utarty z siarczanem kadmowym CdSO₄ oraz z rtęcią, w postaci tzw. pasty. W obu rurkach znajdują się także kryształy CdSO₄, a całość wypełniona jest wodnym roztworem siarczanu kadmowego. W temperaturze T₀ równej 293,15K (20*C) siła elektromotoryczna E₀ ogniwa Westona wynosi 1,0183V. W przypadku, gdy temperatura ogniwa różni się od T₀ o DT=T-T₀, siła elektromotoryczna ogniwa Westona wyraża się wzorem:

Siła elektromotoryczna

Jeśli w obwodzie zamkniętym płynie prąd stały, to musi w nim istnieć taki element (źródło siły elektromotorycznej), w którym ładunek jest przenoszony od potencjału niższego do wyższego. W ogniwach galwanicznych praca przenoszenia ładunku od niższego do wyższego potencjału wykonana jest kosztem energii reakcji chemicznych zachodzących na elektrodach.

Siła elektromotoryczna E_x wyznaczona metodą kompensacji wyraża się wzorem:

gdzie:

E_w - siła elektromotoryczna ogniwa Westona;

l_x - ilość działek odczytana w stanie równowagi;

l_w - ilość działek na skali potencjometru, przy użyciu ogniwa Westona.

Opór wewnętrzny wyraża się wzorem:

l - ilość działek skali potencjometru, odpowiadająca takiemu położeniu suwaka potencjometru, przy którym przez mikroamperomierz nie płynie prąd, gdy do badanego ogniwa przyłączono równolegle opornik R.

2. OPIS STANOWISKA I PRZEBIEG ĆWICZENIA

Przyrządy

Płyta z potencjometrem (z podziałką)

Dwa wyłączniki

Ogniwo pomocnicze

Ogniwo Westona

Dwa ogniwa badane

Mikroamperomierz

Opornik o znanej oporności R

Schemat połączeń pokazano na rysunku.

A,B,C - potencjometr,

K₁, K₂ - wyłączniki,

R₁ - opornik zabezpieczający,

B₁ - ogniwo Westona,

B₂ - ogniwo o nieznanej SEM,

B₃ - ogniwo pomocnicze.

Kolejno podpięto do układu trzy ogniwa o nieznanej sile elektromotorycznej. Dla każdego z ogniw dokonano pięciu odczytów l_x z podziałki na potencjometrze. Wyniki pomiarów zapisano w tabeli.

TABELA POMIARÓW

Rodzaj ogniwa	bateria	bateria + opornik dekadowy	ogniwo Westona
lx[m]	0,627	0,616	0,423
	0,628	0,617	0,422
	0,626	0,618	1,421
	0,627	0,617	1,423
	0,627	0,618	1,422

4. PRZYKŁAD OBLICZEŃ

Obliczenie l_{x śred}

Obliczenie odchylenia standardowego

Laboratorium Fizyki

pasta

Hg(+); Hg+Cd(-)

kryształy CdSO₄

CdSO₄+H₂O

K₁

B₁ B₂

A

C

R₁

B

A

K₂

B₃

---