Nr cwicz. 202 |
Data:
|
|
Wydz. Arch. Bud. i Inż. Środ. |
Semestr
|
Grupa |
mgr inż. |
Przygotowanie: |
Wykonanie: |
Ocena ostat. : |
Wyznaczanie siły elektromotorycznej ogniw metodą kompenensacji
Źródłami siły elektromotorycznej nazywamy urządzenia zdolne do wytwarzania różnic potencjałów pomiędzy dwoma punktami . Do źródeł SEM zaliczamy ogniwa , baterie i prądnice . Jeden z zacisków źródła jest dodatni, a drugi ujemny, odpowiednio do ich potencjałów elektrycznych. W obwodzie na zewnątrz źródła ładunki dodatnie poruszają się od bieguna dodatniego do ujemnego, gdzie osiągają najmniejszą wartość energii potencjalnej. 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 zdefiniowane jest następująco :
Jednostką SEM jest wolt .Rzeczywiste źródła SEM posiadają opór wewnętrzny r. Zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa, suma wszystkich spadków potencjałów w dowolnym obwodzie zamkniętym jest równa zeru.
Uz = - ri
Do pomiaru SEM nie można więc użyć woltomierza ponieważ jego działanie polega na przepływie prądu pobieranego z mierzonego źródła. SEM mierzy się metodą kompensacyjną . Schemat układu kompensacyjnego przedstawiony jest poniżej :
Stosując do tego układu II prawo Kirchhoffa (oczko abcd ) otrzymujemy :
Gdy w wyniku zmian oporów R1 i R2 osiągniemy wartość I2 = 0 wówczas powyższe równanie przyjmie postać :
Wstępnie w układzie wykorzystuje się wzorcowe ogniwo Westona , którego SEM wynosi 0=1.0183V .
Ogniwo Westona :
W drugiej części ćwiczenia ogniwo wzorcowe zastępuje się badanym ( SEM jest równe x ). W analogiczny sposób otrzymujemy równanie :
SEM nieznanego ogniwa :
Tabela pomiarowa oraz obliczenia:
L.p. |
ogniwo wzorcowe |
suma R1 i R2[Ω] |
|||
|
R1 [Ω] |
ΔR1 [Ω]* |
R2 [Ω] |
ΔR2 [Ω]* |
|
1 |
1606 |
0,29 |
6394 |
0,25 |
8000 |
2 |
2020 |
0,26 |
8000 |
0,29 |
10020 |
3 |
2405 |
0,27 |
9595 |
0,28 |
12000 |
L.p. |
ogniwo badane |
suma R1 i R2[Ω] |
|||
|
R'1 [Ω] |
Δ R'1 [Ω]* |
R'2 [Ω] |
Δ R'2 [Ω]* |
|
1 |
2360 |
0,29 |
5640 |
0,27 |
8000 |
2 |
2956 |
0,26 |
7064 |
0,29 |
10020 |
3 |
3540 |
0,27 |
8460 |
0,27 |
12000 |
* Błędy systemetyczne urządzenia obliczyłem ze wzoru (indeksy dolne oznaczają rodzaj pokrętła, za pomocą którego uzyskiwałem żądany opor):
ΔR = ΔR1 + ΔR10 + ΔR100 + ΔR1000
Obliczenia oraz wzory:
W celu obliczenia siły elektromotorycznej badanego ogniwa korzystam ze wzoru:
, gdzie
= 1,0183 V (SEM ogniwa Westona)
R1[Ω] |
R'1 [Ω] |
εx [V] |
Δεx [V] |
εx śr[V] |
1606 |
2360 |
1,49 |
0,00075 |
1,50 |
2020 |
2956 |
1,50 |
0,00061 |
|
2405 |
3540 |
1,50 |
0,00051 |
|
Rachunek błędu:
Wyznaczam Δεx korzystając z różniczki zupełnej
Wnioski:
SEM badanego ogniwa wynosi
.
1