Ćwiczenie nr 5

Źródła napięciowe, prądowe (chemiczne, elektryczne), pomiary parametrów.

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się ze źródłami sygnałów stałoprądowych stosowanych w elektronice, jak również z podstawowymi właściwościami tych źródeł i sposobami pomiaru ich parametrów.

2. Zestaw przyrządów pomiarowych:

• Amperomierz cyfrowy METEX M-4640A

• Woltomierz cyfrowy METEX M-4640A

• Makieta PD-5 „źródła sygnałów stałych”

• Makieta PD-4 „obciążenie regulowane

• Makieta PD-2 zasilacz prądu stałego (15V/ 0,5A)

• Transformator (230V/15V AC) do zasilacza

3. Schemat układu pomiarowego:

Tabela 1. Zestaw wyników pomiaru źródeł stałoprądowych.

obciążenie obiekt	[Ω]	∞	30 [kΩ]	15 [kΩ]	7,5 [kΩ]	3,0 [kΩ]	1,5 [kΩ]	0,75 [kΩ]	0,3 [kΩ]	0,15 [kΩ]	75 [Ω]	50 [Ω]
Bateria „A”	U [V]	5,80	5,70	5,60	5,60	5,40	5,40	5,30	4,80	4,50	4,10	3,80
		I0 [mA]	0,004	0,1947	0,3999	0,7905	1,9804	3,89	7,13	16,46	30,52	55,86	76,62
	Bateria „B”	U [V]	5,70	5,60	5,60	5,60	5,60	5,40	5,30	4,70	4,20	3,60	3,20
		I0 [mA]	0,003	0,1912	0,3936	0,7832	1,8765	3,887	7,235	16,421	29,89	49,39	64,03
	Bateria „C”	U [V]	5,60	5,60	5,60	5,50	5,30	5,30	5,20	4,60	4,10	3,30	2,80
		I0 [mA]	0,003	0,1910	0,3926	0,7806	1,8677	3,854	7,037	15,948	28,34	45,40	58,57
	Bateria „D”	U [V]	5,40	5,20	5,10	5,00	4,90	4,90	4,70	4,40	4,10	3,60	3,20
		I0 [mA]	0,003	0,1767	0,3620	0,7192	1,7218	3,505	6,475	15,140	28,66	49,98	66,30
	Zasilacz „A”	U [V]	15,00	14,90	14,90	14,90	14,90	14,90	14,80	14,70	14,60	14,50	13,80
		I0 [mA]	0,0013	0,4902	1,0104	2,043	5,033	10,37	19,310	49,29	97,65	194,41	0,001
	Zasilacz „E”	U [V]	15,00	14,20	13,50	12,30	9,90	7,30	5,00	2,40	1,30	0,70	0,40
		I0 [mA]	0,0012	0,4647	0,9181	1,6808	3,351	5,081	6,604	8,272	9,003	9,426	9,572

Tabela 2a. Zestawienie wyników pomiarowych, dla baterii „A”.

R0 [Ω]	U [V]	U [V]	I0 [A]	0 [A]	P0 [W]
1450000,00	5,80	0,033	0,000004	0,0000030	0,0000232
29275,81	5,70	0,033	0,0001947	0,00000033	0,0011098
14003,50	5,60	0,033	0,0003999	0,00000036	0,0022394
7084,12	5,60	0,033	0,0007905	0,00000042	0,0044268
2726,72	5,40	0,033	0,0019804	0,00000058	0,0106942
1388,17	5,40	0,033	0,00389	0,000031	0,021006
743,34	5,30	0,033	0,00713	0,000031	0,030659
291,62	4,80	0,032	0,01646	0,000032	0,079008
147,44	4,50	0,032	0,03052	0,000035	0,13734
73,40	4,10	0,032	0,05586	0,000038	0,229026
49,60	3,80	0,032	0,07662	0,000041	0,291156

Wykres 1. Wykres charakterystyki prądowo- napięciowy dla baterii ”A”.

Z powyższego wykresu można odczytać wartość rezystancji wewnętrznej R_w= 25,27 [Ω] oraz wartość siły elektromotorycznej SEM= 5,54.

Przykładowe obliczenia dla tabeli 1:

Przykładowe obliczenia dla tabeli 2a.

Tabela 2b. Zestawienie wyników pomiarowych, dla baterii „B”.

R0 [Ω]	U [V]	U [V]	I0 [A]	0 [A]	P0 [W]
1900000,00	5,70	0,033	0,000003	0,0000030	0,0000171
29288,70	5,60	0,033	0,0001912	0,00000033	0,0010707
14227,64	5,60	0,033	0,0003936	0,00000036	0,0022042
7150,15	5,60	0,033	0,0007832	0,00000042	0,0043859
2984,28	5,60	0,033	0,0018765	0,00000058	0,0105084
1389,25	5,40	0,033	0,003887	0,0000036	0,0209898
732,55	5,30	0,033	0,007135	0,0000041	0,0378155
286,22	4,70	0,032	0,016421	0,0000055	0,0771787
140,52	4,20	0,032	0,02989	0,000034	0,125538
72,89	3,60	0,032	0,04939	0,000037	0,177804
49,98	3,20	0,032	0,06403	0,000040	0,204896

Wykres 2. Wykres charakterystyki prądowo- napięciowy dla baterii ”B”.

Z powyższego wykresu można odczytać wartość rezystancji wewnętrznej R_w= 39,78 [Ω] oraz wartość siły elektromotorycznej SEM= 5,58.

Tabela 2c. Zestawienie wyników pomiarowych, dla baterii „C”.

R0 [Ω]	U [V]	U [V]	I0 [A]	0 [A]	P0 [W]
1866666,67	5,60	0,033	0,000003	0,0000030	0,0000171
29319,37	5,60	0,033	0,000191	0,0000030	0,0010696
14263,88	5,60	0,033	0,0003926	0,00000036	0,0021986
7045,86	5,50	0,033	0,0007806	0,00000042	0,0043714
2837,71	5,30	0,033	0,0018677	0,00000058	0,0104591
1375,19	5,30	0,033	0,003854	0,0000036	0,0208116
738,95	5,20	0,033	0,007037	0,0000041	0,0372961
288,44	4,60	0,032	0,015948	0,0000054	0,0749556
144,67	4,10	0,032	0,02834	0,000034	0,119028
72,69	3,30	0,032	0,04540	0,000037	0,16344
47,81	2,80	0,031	0,05857	0,000039	0,187424

Wykres 3. Wykres charakterystyki prądowo- napięciowy dla baterii ”C”.

Z powyższego wykresu można odczytać wartość rezystancji wewnętrznej R_w= 48,11 [Ω] oraz wartość siły elektromotorycznej SEM= 5,52.

Tabela 2d. Zestawienie wyników pomiarowych, dla baterii „D”.

R0 [Ω]	U [V]	U [V]	I0 [A]	0 [A]	P0 [W]
1800000,00	5,40	0,033	0,000003	0,0000030	0,0000162
29428,41	5,20	0,033	0,0001767	0,00000033	0,0009188
14088,40	5,10	0,033	0,0003620	0,00000035	0,0018462
6952,17	5,00	0,032	0,0007192	0,00000041	0,003596
2845,86	4,90	0,032	0,0017218	0,00000056	0,0084368
1398,00	4,90	0,032	0,003505	0,0000035	0,0171745
725,87	4,70	0,032	0,006475	0,0000040	0,0304325
290,62	4,40	0,032	0,015140	0,0000053	0,066616
143,06	4,10	0,032	0,02866	0,000034	0,117506
72,03	3,60	0,032	0,04998	0,000037	0,179928
48,27	3,20	0,032	0,06630	0,000040	0,21216

Wykres 4. Wykres charakterystyki prądowo- napięciowy dla baterii ”D”.

Z powyższego wykresu można odczytać wartość rezystancji wewnętrznej R_w= 29,51 [Ω] oraz wartość siły elektromotorycznej SEM= 5,06.

Tabela 2e. Zestawienie wyników pomiarowych, dla zasilacza „A”.

R0 [Ω]	U [V]	U [V]	I0 [A]	0 [A]	P0 [W]
11538461,54	15,00	0,038	0,0000013	0,00000030	0,0000195
30395,76	14,90	0,037	0,0004902	0,00000037	0,007304
14746,63	14,90	0,037	0,0010104	0,00000045	0,015055
7293,20	14,90	0,037	0,002043	0,0000033	0,0304407
2960,46	14,90	0,037	0,005033	0,0000037	0,0749917
1436,84	14,80	0,037	0,01037	0,000032	0,153476
766,44	14,70	0,037	0,01931	0,000033	0,283857
298,23	14,70	0,037	0,04929	0,00036	0,724563
149,51	14,60	0,037	0,09765	0,000045	1,42569
74,58	14,50	0,037	0,19441	0,000059	2,818945
13800000,00	13,80	0,032	0,000001	0,000003	0,0000138

Wykres 5. Wykres charakterystyki prądowo- napięciowy dla zasilacza ”A”.

Z powyższego wykresu można odczytać wartość rezystancji wewnętrznej R_w= 1,23 [Ω] oraz wartość siły elektromotorycznej SEM= 14,74.

Tabela 2f. Zestawienie wyników pomiarowych, dla zasilacza „E”.

R0 [Ω]	U [V]	U [V]	I0 [A]	0 [A]	P0 [W]
12500000,00	15,00	0,038	0,0000012	0,0000003	0,000018
30557,35	14,20	0,037	0,0004676	0,00000037	0,0066399
14704,28	13,50	0,037	0,0009181	0,00000044	0,0123944
7317,94	12,30	0,036	0,0016808	0,00000055	0,0206738
2954,34	9,90	0,035	0,003351	0,0000035	0,0331749
1436,73	7,30	0,034	0,005081	0,0000038	0,0370913
757,12	5,00	0,032	0,006604	0,0000040	0,03302
290,14	2,40	0,032	0,008272	0,0000042	0,0198528
144,40	1,30	0,031	0,009003	0,0000044	0,0117039
74,26	0,70	0,030	0,009426	0,0000044	0,0065982
41,79	0,40	0,030	0,009572	0,0000044	0,0038288

Wykres 6. Wykres charakterystyki prądowo- napięciowy dla baterii ”E”.

Z powyższego wykresu można odczytać wartość rezystancji wewnętrznej R_w= 1512,50 [Ω] oraz wartość siły elektromotorycznej SEM= 14,93.

4. Wnioski:

Na podstawie analizy wykresów można zauważyć, że napięcie rośnie wraz ze wzrostem natężenia. Wykres napięcia od natężenia ma charakterystykę liniową. Natomiast moc wydzielana w obciążeniu P₀ rośnie wraz ze wzrostem rezystancji obciążenia R₀. Powyższe odczyty z mierników obarczone są błędami, wynikającymi z niedokładności urządzeń pomiarowych.

Moc wydzielania w obciążeniu P₀

Rezystancja obciążenia

Niepewności bezwzględne pomiarów odczytane z mierników

---