WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

LABORATORIUM FIZYCZNE

Grupa szkoleniowa C04J mgr inż. Andrzej WIŚNIEWSKI
stopień i nazwisko

prowadzącego

GOLONKA Marcin

ŁUKASZEWICZ Jarosław

( imię i nazwisko słuchacza)

ocena końcowa ocena przygot.

do ćwiczenia

SPRAWOZDANIE

Z

PRACY LABORATORYJNEJ Nr 15

Temat: Pomiar siły elektromotorycznej ogniwa i charakterystyki jego pracy

1. Wstęp teoretyczny

Siła elektromotoryczna jest siłą wprawiającą w ruch uporządkowany nośniki ładunku - elektrony (w metalach) i jony (w elektrolitach). Przyczyną powstawania siły elektromotorycznej mogą być:

1. procesy chemiczne - w ogniwach i akumulatorach;

2. procesy elektromagnetyczne - w prądnicach prądu stałego i zmiennego;

3. procesy termoelektryczne - w termoogniwach lub termometrach;

4. procesy fotoelektryczne - fotoogniwach.

Zależność natężenia prądu płynącego w obwodzie ogniwa i rezystora o rezystancji R_Z od siły elektromotorycznej E wyrażona jest prawo Ohma dla odwodu zamkniętego

E = I R_Z + I R_W = U + I R_W. (1)

Składnik U = I R_Z wyraża spadek napięcia na rezystancji zewnętrznej. Jest ono nazywane napięciem na biegunach źródła prądu, albo krótko napięciem źródła. Składnik I R_W wyraża spadek napięcia na rezystancji R_W.

Każde źródło prądu ma dwie wielkości charakterystyczne (stałe dla danego źródła): siłę elektromotoryczną E i rezystancję wewnętrzną R_W.

Z równania (1) wynika, że przy obciążeniu źródła (tzn. przy poborze prądu) napięcie na rezystancji wewnętrznej rośnie wraz ze wzrostem obciążenia, natomiast napięcie na jego biegunach staje się mniejsze od siły elektromotorycznej E i to tym bardziej, im silniej obciążone jest źródło prądu.

U = I R_Z < E

To zmniejszanie się napięcia na biegunach źródła wskutek jego obciążenia coraz silniejszym prądem nazywamy charakterystyką pracy źródła.

Jedną z najprostszych metod określenia siły elektromotorycznej jest metoda kompensacyjna, polegająca na porównaniu mierzonego napięcia U_X lub siły elektromotorycznej E_X z wartością wzorcową napięcia U_W lub siły elektromotorycznej E_W na podstawie przepływu prądu przez źródło tych napięć U_N lub siłę elektromotoryczną E_N. Wówczas I = 0, czyli IR_W=0 więc nie ma spadku napięć na rezystancji wewnętrznej źródła. Źródło napięć badanego i wzorcowego są połączone przeciwstawnie, a jako wskaźnik prądu służy czuły galwanometr G.

2. Wyniki pomiarów

lp	U [mV]	I [mA]	U [mV]
1	917,68
2	917,66	0,50	914,00
3	917,60
4	917,59	1,00	912,57
5	917,58
6	917,57	1,50	911,06
7	917,56
8	917,55	2,00	909,65
9	917,55
10	917,50	2,50	908,39

3. Obliczenia

3.1 Obliczam średnią wartość E_śr.

3.2 Średni błąd kwadratowy wartości średniej σ_śr

3.3 Wyznaczam współczynniki aproksymowanej prostej U = E - I∙R_w

3.4 Obliczam R_w dla poszczególnych natężeń prądu:

i	I [mA]	Rwi [Ω]
1	0,5	35,84
2	1	25,07
3	1,5	21,74667
4	2	19,835
5	2,5	18,388

3.5 a) Obliczam moc: czerpaną ze źródła P_z = U∙I oraz moc wydzieloną na rezystancji wewnętrznej źródła P_Rw =(E-U)∙I

E	U	I [A]	Pz [W]	Prw [W]
4,58792	4,57	0,0005	0,002285	0,000009
		4,56285	0,001	0,004563	0,000025
		4,5553	0,0015	0,006833	0,000049
		4,54825	0,002	0,009097	0,000079
		4,54195	0,0025	0,011355	0,000115

3.5 b) Obliczam moc teoretyczną P_z = I∙E - I²∙R_w oraz P_Rw = I²∙R_w

E [V]	Rw [Ω]	I [A]	Pz [W]	Prw [W]
4,58792	35,84	0,0005	0,002285	0,000009
		25,07	0,001	0,004563	0,000025
		21,74667	0,0015	0,006833	0,000049
		19,835	0,002	0,009097	0,000079
		18,388	0,0025	0,011355	0,000115

Uwaga: Wyliczone moce pokrywają się z teoretycznymi wartościami.

3.6 Wykresy (załącznik)

4. Wnioski

Celem ćwiczenia było zbadanie siły elektromotorycznej oraz charakterystyki jej pracy.

Wartość jej jest równa

Eśr = 4,588 V.

Z wykresu można odczytać, że przy pobieraniu coraz większego prądu wartość siły elektromotorycznej zaczyna maleć. Także z wykresów zależności mocy od prądu można wywnioskować, że moc wzrasta razem z pobieraniem prądu.

Otrzymane wyniki są obarczone różnymi błędami, dlatego też nie są one dokładne. Na dokładność wyników wpływa odczyt napięcia z woltomierza, a także dokładność ustawienia temperatury otoczenia oraz właściwego prądu, który jest potrzebny do dalszych pomiarów. Dodatkowo wszelkie ruchy wykonywane w pobliżu urządzeń pomiarowych wpływały na dokładność odczytu wychylając wskazania woltomierza.

---