Ćwiczenie 32

Temat: Pomiar siły elektromotorycznej i napięcia prądu stałego metodą kompensacji.

Literatura:

1. Podręczniki z fizyki doświadczalnej dla studentów szkół wyższych.

2. A. Zawadzki „Laboratorium fizyczne”.

3. T. Dryński „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”.

4. H. Szydłowski „Pracownia fizyczna”.

5. Instrukcja obsługi kompensatora.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Prawa przepływu prądu stałego.

2. Budowa i zasada działania ogniw - pojęcie siły elektromotorycznej ogniwa.

3. Metoda kompensacyjna pomiaru siły elektromotorycznej.

Zadania:

1. Wyznaczenie SEM ogniwa.

2. Wyznaczenie oporu wewnętrznego ogniwa.

3. Pomiar zależności napięcia od obciążenia źródła prądu.

Przebieg ćwiczenia:

Ad. I

1. Zestawić układ kompensacyjny według poniższego schematu:

Przy łączeniu należy zwrócić uwagę na to, aby wszystkie źródła prądu były połączone równolegle, oraz by ogniwo o większej sile elektromotorycznej E znajdowało się w oczku zawierającym całkowity opór potencjometru.

Przy zestawianiu obwodu nie wolno zamykać wyłączników !

2. Opornik R nastawić na wartość kilku tysięcy omów.

3. Zamknąć wyłączniki K₁, K₂, K₄. Zmniejszyć wartość oporu R, aż do momentu pełnego wychylenia skali miliamperomierza. Przesuwając suwakiem potencjometru wyzerować miliamperomierz. Następnie zwiększyć natężenie prądu poprzez zamknięcie wyłącznika K₅. Sprecyzować położenie suwaka tak, aby przy włączaniu i wyłączaniu klucza K₅ wskazówka miliamperomierza nie drgała.

Przy pomocy omomierza cyfrowego zmierzyć opór R_x zamykający oczko, w którym znajduje się kompensowane źródło E_x.

4. Pomiar powtórzyć dla ogniwa wzorcowego E₀. W tym celu po rozłączeniu wszystkich wyłączników , należy włączyć klucze K₁, K₃, K₄ i ponownie wyzerować miliamperomierz. Zmierzyć opór R₀ zamykający oczko, w którym znajduje się kompensowane źródło E₀.

5. Znając opory R₀ i R_x , oraz siłę elektromotoryczną E₀ ogniwa wzorcowego (jest to ogniwo Westona) obliczyć nieznaną siłę elektromotoryczną E_x.

Ad. II.

1. Zestawić obwód według następującego schematu:

Opór wzorcowy R_n=1000 Ω. Opór wewnętrzny miliamperomierza R_a zmierzyć za pomocą omomierza cyfrowego. Znając E_x (z poprzedniego pomiaru), R_a, R_n, oraz I można wyznaczyć opór wewnętrzny ρ badanego ogniwa.

Ad. III.

1. Połączyć obwód według schematu:

2. Po zapoznaniu się z instrukcją obsługi kompensatora dokonać pomiaru siły elektromotorycznej ogniwa przy otwartym wyłączniku K.

3. Zamknąć wyłącznik K. Zmierzyć napięcie U na zaciskach badanego ogniwa przy różnych wartościach natężenia prądu I. Natężenie zmieniamy za pomocą opornika dekadowego R. W przypadku, gdy źródłem jest bateria, nie wolno przekroczyć natężenia 5 mA.

4. Wykreślić zależność mierzonego napięcia U od natężenia I.

Z wykresu znaleźć E_x, oraz ρ. Sprawdzić zgodność wyników z wynikami poprzednich pomiarów.

5. W przypadkach I i II określić błąd maksymalny wielkości E_x i ρ .

W punkcie III zastosować metodę najmniejszych kwadratów.

Aparatura:

Ad. I.

Miliamperomierz 1-0-1 mA., opornica suwakowa 1390 Ω, opornik dekadowy akumulator, ogniwo wzorcowe, bateria R20 , 5 wyłączników omomierz.

Ad. II.

Miliamperomierz 7,5 -30 mA, opór wzorcowy 1000 Ω , bateria R20.

Ad. III

Kompensator, dzielnik napięcia DN 81a, miliamperomierz 7,5-30 mA, opór dekadowy, akumulator 2V, ogniwo wzorcowe, bateria R20, wyłącznik , galwanometr GL1.

---