Wyznaczanie siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego ogniwa.

UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KETOWICECH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
Ć W I C Z E N I E NR 43
WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ
I OPORU WEWNĘTRZNEGO OGNIWA
ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO
1. Prawo Ohma.
2. Prawo Ohma dla całego obwodu.
3. Opór wewnętrzny ogniwa.
4. Metody wyznaczania oporu wewnętrznego.
5. Siła elektromotoryczna.
6. Łączenie ogniw: szeregowo, równolegle i mieszane.
7. Zasada działania amperomierza, woltomierza.
8. Klasa miernika, oznaczenia i symbole stosowane na miernikach
APARATURA
• Bateria ogniw (akumulatory zasadowe), opornica suwakowa.
• Amperomierz, woltomierz (o dużej oporności).
• Przewody
1

WZORY I SCHEMATY
ε, R w
A
V
R r
R 0
Rys.43.1. Schemat obwodu do wyznaczania siły elektromotorycznej ε i oporu
wewnętrznego ogniwa
Siła elektromotoryczna ogniwa ε:
ε i(R R ) ; ε iR + iR
=
z+
w
=
z w (43.1)
i – natężenie prądu (pomijamy natężenie prądu płynącego przez woltomierz)
R w – opór wewnętrzny ogniwa
R z – opór zewnętrzny R z = R 0 +R r +R A
R A – opór amperomierza
R w i ε są stałe dla danego ogniwa i dla określonego stanu jego naładowania
Napięcie użyteczne na oporze zewnętrznym mierzone woltomierzem V
U = IR z
Dla dwóch różnych wartości R zl i R zi otrzymujemy:
ε = U +
R
1+
i1R
w
i ε=
U
i
iiR
w
U
i
i
− U
1 i
w
= =
− i
1
∆U
∆i
(43.2)
(43.3)
2

WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Zmontować obwód do wyznaczania siły elektromotorycznej ε i oporu wewnętrznego R w
(rys.43.1). Zapoznać się z obsługą woltomierza cyfrowego.
2. Ustalić wartość prądu „i” przy pomocy oporu regulowanego, odczytać wartość napięcia
użytecznego U.
3. Pomiar z pkt.2 powtórzyć wielokrotnie dla różnych wartości R r , a każdą serię traktować jako
oddzielny pomiar (nie uśredniać!).
4. Ustalić liczbę ogniw n w badanej baterii akumulatorów i sposób ich łączenia (szeregowy,
równoległy lub mieszany.
5. Ustalić klasę użytych mierników.
UWAGA ! – nie zwierać baterii i akumulatorów
– nie przekraczać natężenia prądu i max = 1A
– pomiary przy wyższych prądach wykonywać szybko gdyż baterie ulegają
rozładowaniu
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Wykreślić zależność i=f (U), (wg rys.43.2). Określić niepewności pomiarowe δU i δi;
zaznaczyć je na wykresie.
2. Wyznaczyć parametry prostej i=f (U) metodą regresji liniowej.
Na podstawie wyznaczonych parametrów prostej:
3. Wyznaczyć wartość ε (dla i = 0) i δε.
4. Wyznaczyć wartość R w (odwrotność współczynnika kierunkowego prostej) i δR w .
5. Korzystając z liczby n (liczba ogniw) i stwierdzonego sposobu łączenia ogniw obliczyć:
ε 1 – siłę elektromotoryczną, R w1 – opór wewnętrzny pojedynczego ogniwa, określić δε 1 i
δR w1 .
6. Porównać otrzymane wartości z danymi literaturowymi.
3

i
∆i
∆U
ε
U
Rys. 43.2. Charakterystyka prądowo – napięciowa i=f (U) układu ze zmiennym obciążeniem
(oporem zewnętrznym).
LITERATURA
1. H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA”, PWN Warszawa
2. S. Szczeniowski, „FIZYKA DOŚWIADCZALNA”, t.III, PWN Warszawa
3. T. Dryński, „ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI”, PWN Warszawa
4