WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ OGNIW METODĄ KOMPENSACJI
Nr ćw. 202 |
|
|
|
Semestr
|
Gr. |
|
Przygotowanie |
Wykonanie |
Ocena |
1. Wstęp teoretyczny
Źródłami siły elektromotorycznej nazywamy urządzenia zdolne do wytwarzania różnic potencjałów pomiędzy dwoma punktami . Do źródeł SEM zaliczamy ogniwa , baterie i prądnice . Jeden z zacisków ogniwa 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. Zachowanie ciągłości źródła wymaga, aby wewnątrz źródła ładunki dodatnie przemieszczały 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 J/C, czyli wolt . Rzeczywiste źródła SEM posiadają opór wewnętrzny r. Zgodnie z II prawem Kirchhoffa, suma wszystkich spadków potencjałów w dowolnym obwodzie zamkniętym jest równa zeru.
Uz = - ri
Jeżeli źródło jest nieobciążone (i = 0), wówczas różnica potencjałów na jego zaciskach jest równa SEM. Do pomiaru SEM nie można więc użyć woltomierza ponieważ jego działanie polega na przepływie prądu pobieranego z mierzonego źródła. SEM mierzy się metodą kompensacyjną , w której to metodzie warunek zerowania się prądu jest spełniony przez skompensowanie SEM badanego źródła zewnętrzną różnicą potencjałów.
Schemat układu pomiaru:
Stosując II prawo Kirchoffa do oczka abcd zawierającego ogniwo wzorcowe, otrzymujemy równanie:
Gdy w wyniku zmian oporów R1 i R2 osiągniemy wartość I2 = 0, a równanie przyjmie postać:
W ogniwie Westona SEM zmienia się bardzo mało z czasem i wynosi:
0=1.0183V .
Jest to ogniwo rtęciowo - kadmowe, którego elektrodę dodatnią stanowi rtęć metaliczna pokryta pastą z siarczanu rtęciowego, rtęci i nasyconego roztworu siarczanu kadmowego.
W drugiej części ćwiczenia ogniwo wzorcowe zastępuje się badanym (SEM jest równe x ). W analogiczny sposób otrzymujemy równanie :
Wzór na obliczenie SEM nieznanego ogniwa :
2. Pomiary
OGNIWO WESTONA |
||||
R1 |
ΔR1 |
R2 |
ΔR2 |
R1+ R2 |
1706 |
0,1 |
6294 |
0,1 |
8000 |
2030 |
0,1 |
7990 |
0,1 |
10020 |
2505 |
0,1 |
9495 |
0,1 |
12000 |
OGNIWO BADANE |
||||
R1' |
ΔR1' |
R2' |
ΔR2' |
R1'+ R2' |
2380 |
0,1 |
5620 |
0,1 |
8000 |
2965 |
0,1 |
7055 |
0,1 |
10020 |
3545 |
0,1 |
8455 |
0,1 |
12000 |
3. Wzory
,
= 1,0183 V (SEM ogniwa Westona)
4. Błędy
5. Obliczenia
R1 |
R1' |
εx |
Δεx |
1706 |
2380 |
1,42 |
0,00014 |
2030 |
2965 |
1,49 |
0,00012 |
2505 |
3545 |
1,44 |
0,000098 |
Wartość średnia:
εx śr. = 1,45 [V]
1