I. Wstęp.

Ogniwo jest urządzeniem, służącym do przetwarzania energii reakcji chemicznej na energię elektryczną. Dla otrzymania wyższych napięć, ogniwa łączy się w baterie. Ogniwa dzieli się najczęściej na dwie grupy: ogniwa pierwotne i wtórne.

Ogniwa pierwotne służą do jednorazowego użytku . Reakcja chemiczna, która wytwarza w nich energię elektryczną jest nieodwracalna .

Ogniwa wtórne mogą być rozładowywane i ponownie ładowane. Reakcja chemiczna, która w nich przebiega jest odwracana poprzez doprowadzenie prądu z zewnątrz. Ogniwa używane do akumulowania (gromadzenia) energii nazywamy akumulatorami lub ogniwami ładowanymi.

Do ogniw pierwotnych zalicza się np. ogniwa cynkowo-węglowe(braunsztynowe), alkaliczne, magnezowe, rtęciowe ,srebrowe i litowe. Natomiast wśród akumulatorów można wyróżnić akumulatory ołowiowe, niklowo-kadmowe, niklowo-metaliczno-wodorkowe.

Cechy idealnego źródła zasilania :

• Niewielki ciężar

• Długa żywotność

• Duża pojemność

• Łatwe ładowanie

• Duży prąd wyładowania

• Nie zanieczyszczanie środowiska

• Mała zależność od temperatury

Każde źródło rzeczywiste prądu stałego charakteryzuje się dwoma parametrami : siłą elektromotoryczną E oraz rezystancją wewnętrzną Rw. Siłą elektromotoryczną źródła (SEM) nazywa się napięcie, jakie byłoby wytworzone na zaciskach łączących to źródło z innymi elementami obwodu, gdyby nie miało ono rezystancji wewnętrznej. Przyjmuje się przy tym oznaczenie „- dla zacisku o niższym potencjale oraz oznaczenie „+” dla zacisku o potencjale wyższym. Rezystancja Rw charakteryzuje straty energii powstające w samym źródle, tzn. ilość energii elektrycznej zamienianej na rezystancji Rw na nieużyteczną energię cieplną. Tak więc napięcie na zaciskach źródeł rzeczywistych przy przepływie w obwodzie prądu jest mniejsze od siły elektromotorycznej źródła U= E-Rw I .

+

- Symbol graficzny źródła

Jeżeli do źródła napięcia podłączymy opór o rezystancji R=0 to w obwodzie będzie płynął prąd zwarciowy o wartości

Ponieważ rezystancja wewnętrzna źródła napięcia jest bardzo mała więc prąd zwarciowy Iz będzie miał dużą wartość. Prąd zwarciowy ma niekorzystny wpływ na źródło napięcia i szybko powoduje rozładowanie ogniwa.

Dla dowolnego obwodu nie rozgałęzionego zawierającego jedno źródło napięcia zależność między prądem płynącym w obwodzie, siłą elektromotoryczną źródła oraz rezystancjami poszczególnych elementów obwodu ma postać :

E

I= ΣR

Jeżeli w obwodzie działa kilka źródeł, w których zwrot sił elektromotorycznych jest taki sam, łatwo udowodnić, że wartość prądu w tym obwodzie oblicza się ze wzoru

ΣE

I= ΣR

Wzór ten przedstawia uogólnione prawo Ohma, które można wyrazić następująco: prąd płynący w obwodzie elektrycznym nie rozgałęzionym jest równy sumie sił elektromotorycznych podzielonej przez sumę rezystancji łącznie z rezystancjami wewnętrznymi źródeł.

Podstawą analizy obwodów rozgałęzionych, a więc wyznaczania prądów płynących w poszczególnych gałęziach oraz napięć(spadków napięcia) na elementach wchodzących w skład tych gałęzi , są oprócz prawa Ohma , dwa prawa sformułowane przez Roberta Gustawa Kirchhoffa. Według pierwszego prawa Kirchhoffa suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających od węzła. Pierwsze prawo Kirchhoffa(prądowe) można sformułować następująco:

suma algebraiczna prądów gałęzi zbiegających się w punkcie węzłowym obwodu rozgałęzionego jest równa zeru.

Drugie prawo Kirchhoffa dotyczy napięć w oczku obwodu elektrycznego i można je sformułować następująco:

suma algebraiczna sił elektromotorycznych i spadków napięcia na elementach odbiorczych należących do tego samego oczka jest równa zeru.

II Schemat obwodu.

U=2 V - z zasilacza

R_d - dzielnik napięcia

R_z - zmienny opór zabezpieczający

E_n - ogniwo normalne

E_x - ogniwo mierzone

III Tabela pomiarowa .

	Wyznaczanie SEM			Wyznaczanie oporu wewnętrznego
Ogniwo Westona	R [Ω]		E[V]	R`[Ω]	Uo[V]	R[Ω]
ogniwo suche	E1
	E2

IV Wnioski .

Każde ogniwo elektryczne, oprócz siły elektromotorycznej posiada również opór wewnętrzny. Napięcie mierzone na zaciskach ogniwa jest mniejsze od jego siły elektromotorycznej. Dzieje się tak dlatego ponieważ woltomierz posiada skończoną rezystancję wewnętrzną i wywołuje przepływ prądu oraz spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej ogniwa. Pomiar siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego metodą kompensacji polega na doprowadzeniu do zaniku prądu w obwodzie mikroamperomierza. Opornikiem dekadowym Rd ustawiamy taką wartość napięcia aby na obydwóch zaciskach mikroamperomierza był taki sam potencjał, w tedy prąd w jego obwodzie nie płynie więc nie ma spadku napięcia na oporze wewnętrznym ogniwa mierzonego. Wartość siły elektromotorycznej możemy obliczyć z zależności Ex=(Rx/Rn) En .

Przy pomiarze oporu wewnętrznego ogniwa postępujemy podobnie jak w poprzednim przypadku lecz równolegle do ogniwa badanego podłączamy opornik o wartości 100Ω. Należy doprowadzić do zaniku prądu (wskazówka mikroamperomierza nie wychyla się). Po wykonaniu tej czynności możemy wyznaczyć wartość napięcia Uo . Wartość rezystancji wewnętrznej badanego ogniwa będzie wynosiła rw=E(R/Uo)-R .

---