Sprawozdanie 5 SEM4

Knut Mateusz data: 01.12.2011r.
Kolasiński Michał

Nr 34

Temat: Pomiar siły elektromotorycznej metodą kompensacji.

  1. Cel ćwiczenia:
    Celem ćwiczenia jest poznanie jednej z podstawowych metod pomiaru siły elektromotorycznej dowolnego źródła prądu, jaką jest metoda kompensacji.

  2. Definicja wyznaczanej wielkości:
    a) siła elektromotoryczna
    –wielkość pracy, którą wykonują siły nieelektryczne nad nośnikiem przenoszącym jednostkowy ładunek elektryczny między biegunami źródła przeciwko siłom pola elektrycznego wewnątrz ogniwa. Określa się ją następująco:

Źródłem siły elektromotorycznej jest układ utrzymujący na biegunach stałą różnicę potencjałów, kosztem energii nieelektrycznej, np. chemicznej w akumulatorach i ogniwach, termicznej w termoogniwach, świetlnej w fotoogniwach, gradientu stężeń jonów w komórkach organizmów żywych. SEM (siła elektromotoryczna) jest równa liczbowo energii nieelektrycznej przypadającej na jednostkowy ładunek. Nie można jej mierzyć bezpośrednio woltomierzem, gdyż byłoby to możliwe w przypadku źródeł idealnych a takowych nie ma.

b) metoda kompensacji - polega na skompensowaniu (zrównoważeniu) skutków działania wielkości mierzonej przez działanie wielkości wzorcowej o przeciwnym znaku. W tym przypadku metoda kompensacyjna polega na porównaniu siły elektromotorycznej źródła o znanej SEM lub znanym spadku potencjału z siłą elektromotoryczną źródła o nie znanej SEM lub nie znanym spadku potencjału. Pomiar tą prostą metodą jest możliwy dzięki tylko wtedy, gdy siła elektromotoryczna mierzonego źródła jest mniejsza od siły elektromotorycznej znanego ogniwa. W przeciwnym przypadku pomiar tą metodą jest możliwy z tym, że układ pomiarowy jest bardziej złożony.


c) prawo Ohma
- siła elektromotoryczna równa się sumie spadków potencjałów na rezystancji zewnętrznej Rz i rezystancji wewnętrznej Rw źródła

Napięcie, jakie można uzyskać z danego źródła SEM jest mniejsze od siły elektromotorycznej ε o spadek potencjału na rezystancji wewnętrznej
U =
ε − IRw

Z powyższego wzoru wynika, że różnica pomiędzy mierzonym napięciem U a siłą elektromotoryczną jej źródła jest tym większa, im większa jest rezystancja wewnętrzna źródła Rw.

d) źródło napięciowe –takie źródło SEM, które utrzymuje na swych biegunach stałą różnicę potencjałów, niezależnie od wartości pobieranego z niego prądu. Ich rezystancja wewnętrzna jest zawsze kilka rzędów mniejsza od rezystancji obciążenia Rz. Inaczej – są to źródła o znikomej rezystancji wewnętrznej Rw.

e) źródła prądowe – takie źródła SEM, które utrzymują stałą wydajność prądową w obwodzie.
Dla takich źródeł rezystancja wewnętrzna
Rw jest bardzo duża w stosunku do rezystancji obciążenia Rz, tak że cały spadek potencjału praktycznie zachodzi na rezystancji Rw. Inaczej są to źródła prądowe, które mają dużą rezystancję wewnętrzną.

Źródła sił elektromotorycznych możemy łączyć szeregowo i równolegle. Przy połączeniu szeregowym ogniw o takiej samej SEM, otrzymujemy baterię o sile elektromotorycznej równej sumie SEM poszczególnych ogniw:
nε = I(
Rz+nRw) n – liczba ogniw połączonych ogniw

Przy połączeniu równoległym n ogniw o takiej samej rezystancji wewnętrznej Rw otrzymamy baterię o sile elektromotorycznej równej SEM jednego ogniwa, ale natężenie prądu płynącego w obwodzie będzie większe:
ε = I (
$R_{z} + \ \frac{R_{w}}{n}$)
I=
$\frac{\varepsilon}{R_{z} + \ \frac{R_{w}}{n}}$


Ogniwa łączy się tymi samymi biegunami z ławą oporową w punkcie B. Ławę oporową stanowi rozpięty między punktami AB drut oporowy o długości l=1m. Wzdłuż przewodnika AB zachodzi równomierny spadek potencjału
UAB, który jest równy napięciu źródła ε.
Jednostka długości przewodnika AB to
$\frac{U_{\text{AB}}}{l}$ woltów. Spadek potencjału UAB wpływa na wartość natężenia prądu I1 i I2. Ich suma, zgodnie z pierwszym prawem Kirchoffa, jest równa natężeniu I.

f) I prawo Kirchoffa – „w dowolnym węźle obwodu, suma algebraiczna natężeń prądów wpływających i wypływających do węzła równa się zeru.” I prawo Kirchoffa jest bezpośrednią konsekwencją zasady zachowania ładunku.

g) II prawo Kirchoffa – „w dowolnym oczku obwodu suma algebraiczna wszystkich sił elektromotorycznych i spadków napięć jest równa zeru.
Oczko obwodu – dowolna zamknięta część obwodu lub cały obwód.

3. Wykonywanie pomiaru:

1. Zestawić obwód, jak na schemacie wyżej.

2. Ruchomy styk (C) ustawić na połowie długości drutu oporowego AB.

3. Zamknąć klucze (K1) i (K2) ( tylko na czas pomiaru) i obserwować zachowanie się
wskazówki galwanometru (G).

4. Ruchomy styk (C) przesunąć w lewo lub prawo w celu znalezienia takiego położenia, przy
którym wskazówka galwanometru nie będzie się wychylać, jeżeli naciśniemy klucz (K2).

5. Odczytać wielkości l i l1.

6. Ze wzoru obliczyć nieznaną siłę elektromotoryczną.

7. Pomiar wykonać trzy razy dla każdego ogniwa, przy trzech różnych napięciach,
uzgodnionych z prowadzącymi.

8. Wyniki zestawić w tabelce.

  1. Opracowanie wyników doświadczenia:

  1. wyprowadzenie wzoru


εx =  UBC

$\frac{{U'}_{\text{BC}}}{U_{\text{AB}}} = \ \frac{{R'}_{\text{BC}}}{R_{\text{AB}}} = \frac{BC'}{\text{AB}}$

UAB = U

BC = l1 

AB = l

Przekształcając wyrażenie, po uwzględnieniu równości: εx=UBC otrzymamy ostateczną postać wzoru na nieznaną siłę elektromotoryczną źródła:

$\varepsilon_{x} = U\frac{l_{1}}{l}$

  1. wyprowadzenie jednostki

[ V ] = $\frac{\left\lbrack J \right\rbrack}{\left\lbrack C \right\rbrack}$

  1. wyprowadzenie wzoru na niepewność standardową

  1. Tabela z pomiarami:
    Tabela 1

U l
l1

εx

εXsr
[ V ] [ m ] [ m ] [ V ] [ V ]
  1. Przyrządy do pomiaru oraz ich dokładności:

  2. Wnioski:







Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
13 WYZNACZENIE ŚRODKA ZGINANIA b, Budownictwo PG, sem4, MDwAK, Metody doświadczalne w analizie konst
sprawko 9 elektronika sem4, Sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia nr 9 -
sprawko 9 elektronika sem4, Sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia nr 9 -
09'', Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, Lab
05', Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, Labo
04', Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, Labo
07''', Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, La
02''''''', Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania
07', Politechnika Lubelska, Studia, semestr 5, Sem V, Sprawozdania, sprawozdania, Sprawozdania, Labo
2 definicje i sprawozdawczośćid 19489 ppt
PROCES PLANOWANIA BADANIA SPRAWOZDAN FINANSOWYC H
W 11 Sprawozdania
Wymogi, cechy i zadania sprawozdawczośći finansowej
6 wyklad sem4 2009
Analiza sprawozdan finansowych w BGZ SA
W3 Sprawozdawczosc

więcej podobnych podstron