202			Wydział Fizyki Technicznej	Semestr 2	Grupa 2 nr lab.
Prowadzący: dr J.Ruczkowski	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.

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 zdefiniowane jest następująco:

Jednostką SEM J/C, czyli wolt. Rzeczywiste źródła SEM posiadają opór wewnętrzny

Najprostszy obwód zamknięty utworzony przez dołączenie oporu zewnętrznego do zacisków źródła, zawiera następujące elementy połączone szeregowo: się elektromotoryczną ε, opór wewnętrzny r, i opór zewnętrzny R.

Zgodnie z II prawem Kirchoffa, suma wszystkich spadków potencjału w dowolnym obwodzie zamkniętym jest równa zeru, po zastosowaniu tego prawa otrzymujemy równanie:

- ri –Ri = 0

(i – natężenie prądu w obwodzie)

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

Do pomiaru SEM nie można użyć woltomierza, ponieważ pobiera on pewną ilość prądu. SEM mierzy się metodą kompensacyjną.

Schemat układu pomiarowego z boku.

Stosując do tego układu II prawo Kirchhoffa otrzymujemy:

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

Jako ogniowe wzorcowe używa się najczęściej, ogniwa Westona, którego SEM ε₀=1,0183V i jest wartością bardzo stabilną.

Jeśli ogniwo wzorcowe zastąpi się badanym (SEM jest równe x).

W analogiczny sposób otrzymujemy równanie:

SEM nieznanego ogniwa:

1. Wyniki pomiarów

   1. Ogniowe wzorcowe:

R1+R2 [Ω]	R1 [Ω]	R2 [Ω]
6000	1136,5	4863,5
8000	1515,6	6484,4
10000	1869,6	8130,4
12000	2268,1	9731,9

1. Ogniowo badane:

R1+R2 [Ω]	R1 [Ω]	R2 [Ω]
6000	1880,2	4119,8
8000	2506,7	5493,3
10000	3133,3	6866,7
12000	3760,2	8239,8

1. Obliczenia i dyskusja błędów

R1+R2 [Ω]	R1 (o. wzorcowe) [Ω]	R1 (o. badane) [Ω]	εX [V]
6000	1136,5	1880,2	1,584894
8000	1515,6	2506,7	1,584467
10000	1869,6	3133,3	1,605531
12000	2268,1	3760,2	1,588233
	Średnia:	1,590781
	Odchyl. standardowe:	0,009976
	Współ. Studenta-Fishera	0,012969

ε_X= (1,590781±0,012969) V

WYNIKI W POSTACI OSTATECZNEJ:

ε_X= (1,590781±0,012969) V

1. Wnioski

Siłą elektromotoryczna SEM dla badanego ogniwa wynosi (1,590781±0,012969) V. Do tego wyniku można też dojść porównując o ile % zwiększa się rezystancja R1 przy pomiarze ogniwa wzorcowego a badanego (w tym przypadku ~65%), znając SEM ogniwa Westona (0,958) otrzymamy SEM badanego ogniwa, też 1,59V, widać tym samym zależność między siłą elektromotoryczną i oporem.