Pracownia Zakładu Fizyki PL

Nazwisko i imię: Romanowski Daniel			Wydział: Elektryczny Grupa: ED2.6
Data: 09.03.98r.	Nr ćw.: E 5.2	Temat: Wyznaczanie SEM ogniwa na podstawie prawa Ohma dla obwodu zamkniętego.
Zaliczenie:	Ocena:	Data:	Podpis:

Użyte przyrządy: 1.Amperomierz V628.

2.Dekada rezystorów DR 4b-16.

3.Opornik zabezpieczający R_S = 44Ω ±5%.

4.Badane ogniwo.

5.Włącznik.

Istota ćwiczenia:

Ogniwem galwanicznym nazywamy układ utworzony przez dwie elektrody zanurzone w elektrolicie, zdolny do wytwarzania energii elektrycznej kosztem reakcji chemicznej zachodzącej w tym układzie. Różnicę potencjałów pomiędzy elektrodami nazywamy siłą elektromotoryczną ogniwa (SEM).

Siłę elektromotoryczną ogniwa można zmierzyć bezpośrednio za pomocą woltomierza o dużym oporze wewnętrznym R_V. Po przyłączeniu takiego woltomierza do biegunów ogniwa, wskazuje on różnicę spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej woltomierza R_V (U=i*R_V). Wówczas siła elektromotoryczna ogniwa (E =i*R_W +U) jest sumą spadku napięcia na oporze wewnętrznym ogniwa (i*R_W) i napięcia wskazywanego przez woltomierz. Jeżeli opór R_V >> R_W, to błąd pomiaru SEM taką metodą jest stosunkowo niewielki.

W obwodzie elektrycznym jak na powyższym rysunku, ogniwo galwaniczne połączone jest szeregowo z mikroamperomierzem o oporze R_A, opornikiem zabezpieczającym R_S i opornikiem dekadowym R_d. W obwodzie tym, popłynie prąd o natężeniu i, określonym prawem Ohma dla obwodu zamkniętego:

w którym R_W jest oporem wewnętrznym ogniwa. Jeżeli wartość oporu dekady będzie równa R₀, to natężenie prądu i₀ płynącego w obwodzie spełnia równanie:

E =i₀*(R_W+R_A+R_S+R₀).

W przypadku zmiany oporu R₀ na wartość R, natężenie prądu ulega również zmianie, czyli:

E =i₀*(R_W+R_A+R_S+R).

Dla danego obwodu elektrycznego wartości oporów R_W , R_A i R_S są stałe, a ich suma wyliczona z ostatnich dwóch równań wynosi odpowiednio:

.

Porównując stronami powyższe zależności otrzymujemy wyrażenie:

,

z którego można wyliczyć siłę elektromotoryczną ogniwa:

.

Opornikiem dekadowym R_d dobrałem wartość oporu R₀=0Ω, przy której w obwodzie popłynął prąd o natężeniu i₀=1043μA. Następnie zwiększałem opór dekady do wartości R (R>R₀) i odczytywałem wartość natężenia prądu i.

Wyniki pomiarów, jak i obliczenia (na podstawie powyższych wzorów) zestawiłem w tabeli:

Lp.	I0 [μA]	R0 [Ω]	I [μA]	R [kΩ]	E [V]	E [V]
1	1043	0	843	1	4,40	4,44
2			709	2	4,43
3			612	3	4,44
4			538	4	4,39
5			480	5	4,45
6			433	6	4,44
7			395	7	4,45
8			363	8	4,45
9			336	9	4,46
10			312	10	4,45

Przykładowe obliczenia:

Dyskusja błędów (metoda różniczkowa):

- błąd wynikający z klasy dekady oporników:

ΔR=0,0002*10000Ω=2Ω

- błąd wynikający z klasy amperomierza:

Δi_C=Δi_kl+Δi_odczytu

Δi_odczytu pomijamy, gdyż użyty amperomierz był z wyświetlaczem.

Δi_C=Δi_kl=0,005*0,004A=0,00002A=2*10^-5A

4

---