POMIAR SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ OGNIWA I

ĆWICZENIE 15 wersja A
Elektryczność i Magnetyzm
POMIAR SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ OGNIWA
I CHARAKTERYSTYKA JEGO PRACY
Opis teoretyczny do ćwiczenia
zamieszczony jest na stronie www.wtc.wat.edu.pl w dziale
DYDAKTYKA – FIZYKA – ĆWICZENIA LABORATORYJNE.
Opis układu pomiarowego
Układ do pomiaru siły elektromotorycznej i charakterystyki pracy źródła pokazano na zdjęciu. W jego skład
wchodzą Kompensator KNS-1, Dzielnik Napięcia DN8l ustawiony stale na wartość L=5, badane Źródło, oraz
Klucz służący do podłączenia Rezystora Dekadowego i Miliwolotmierza używanych do wyznaczania
charakterystyki pracy Źródła. Kompensator znajduje się w skrzynce, z której dostępne są na zewnątrz zaciski
trzy przełączniki:

Wew./Zew – ustawić na wew. – służący do wyboru źródła referencyjnego;

Czułość 0,1 / 1 z potencjometrem płynnej regulacji – zalecane ustawić na 1 - służący do wyboru
czułości Kompensatora;

Praca / Zerowanie – służący do włączania albo zerowania Kompensatora.
Kompensator zasilany jest napięciem o wartości 2 V ze źródła prądu stałego Z. Podłączmy do niego badane
źródło albo dzielnik napięcia jeżeli siła elektromotoryczna badanego źródła przewyższa zakres pomiarowy
kompensatora. Mierzona siła elektromotoryczna jest równa wskazaniu kompensatora pomnożonemu przez
mnożnik L podany na dzielniku.
Przeprowadzenie pomiarów
Pomiar siły elektromotorycznej
1. Sprawdzić połączenie układu, w szczególności podłączenie badanego źródła.
2. Zmierzyć siłę elektromotoryczną Ei badanego źródła przy otwartym Kluczu. Do pomiaru przygotowujemy
się w trybie Zerowanie ustawiając potencjometrami dekadowymi przewidywana wartość SEM. Następnie
na krótko przechodzimy z trybu Zerowanie do trybu Praca. W trybie Praca sprawdzamy, czy na
ĆWICZENIE 15 wersja A
Elektryczność i Magnetyzm
analogowym wskaźniku Kompensatora widoczne jest zero. Jeżeli wskazówka nie wskazuje zera, ale mieści
się w ramach skali możemy dokonywać korekty ustawień potencjometrów. W przeciwnym razie
przechodzimy do trybu Zerowanie i ustawiamy inną wartość napięcia na Kompensatorze. Mierzona wartość
x jest równa wskazaniu kompensatora Ei pomnożonemu przez mnożnik L podany na dzielniku.
3. Czynności z punktu. 2 należy powtórzyć niezależnie dziesięciokrotnie.
Charakterystyka pracy źródła
1. Nastawić maksymalną wartość rezystancji R na rezystorze dekadowym. Przy pomocy klucza K zamknąć
obwód. Regulując rezystancją R ustawić wartość prądu płynącego przez badane źródło na 0,5 mA i
zmierzyć napięcie U na zaciskach źródła w sposób analogiczny do opisanego w punkcie 2 części A.
2. Czynności według punktu 1 powtórzyć dla co najmniej pięciu różnych wartości prądu, zwiększając
stopniowo prąd o 0,5 mA. Nie przekraczać wartości natężenia prądu 3 mA.
Opracowanie wyników pomiarów
Pomiar siły elektromotorycznej
1. Wyznaczyć średnią E x z przeprowadzonych 10-ciu pomiarów.
n
2. Przyjąć niepewność standardową jako odchylenie standardowe wartości średniej
3. Wyznaczyć niepewność względną u r E x  
u E x  
 E
 Ex 
2
xi
i 1
.
n  1 n
u E x 
.
Ex
4. Wyznaczyć zgodnie z zależnością U E x   k uc E x  niepewność rozszerzoną przyjmując do obliczeń
współczynnik rozszerzenia k=2.
Charakterystyka pracy źródła
1. Wykres-1. Na podstawie wyników pomiarów wykreślić zależność mierzonego napięcia U od natężenia
czerpanego prądu I. Teoretyczna zależność dana jest wyrażeniem U    I  R .
2. Stosując metodę aproksymacji Gaussa wyznaczyć parametry prostej y  a x  b zależności U (I):
n
n
 xi
a
i 1
n
n
 yi  n  ( x i y i )
i 1
i 1
2
n
b
n
n
n
 xi
 xi yi   y i
 xi2
i 1
i 1
i 1
n
n
i 1
2
n


  xi   n  xi2
i 1
 i 1 


  xi   n  xi2
i 1
 i 1 
oraz
n
a 
1
n2
n
  i2
i 1
n
n
n
i 1
xi2
 n 
   xi 
 i 1 
2
1
n2
b 
 xi2
n
  i2
i 1
i 1
n
n
i 1
n
gdzie
n
n
  i2   yi2  a  xi
i 1
i 1
i 1
n
y i  b  yi ,
i 1
xi2
 n 
   xi 
 i 1 
2
ĆWICZENIE 15 wersja A
Elektryczność i Magnetyzm
a także wyznaczyć współczynnik korelacji (0<R2<1), którego wartość bliska 1 świadczy o zgodności rozkładów
punktów eksperymentalnych z wyznaczoną prosta
 n

 xi  x mi  m 

R 2   i 1
2
n
n
2
2
.
 x  x   m  m 
i
i 1
i
i 1
3. Z wartości współczynnika nachylenia uzyskanej prostej wyznaczyć rezystancję wewnętrzną oraz jej
niepewność standardową.
4. Wyznaczyć niepewność względną oraz rozszerzoną rezystancji wewnętrznej analogicznie jak siły
elektormotorycznej.
5. Sprawdzić zgodność wyniku  x i jego niepewności otrzymanego z przecięcia prostej z osią U z wynikiem
pomiaru uzyskanego w części A z wartością  x .
Zestawić wyniki, przeanalizować uzyskane rezultaty (także wykres), wyciągnąć wnioski.
Stwierdzić czy cel ćwiczenia:
 wyznaczenie siły elektromotorycznej źródła;
 wyznaczenie rezystancji wewnętrznej źródła;
 określenie charakterystyki pracy źródła;
został osiągnięty.
ĆWICZENIE 15 wersja A
Elektryczność i Magnetyzm
Grupa ….......….......…..............................................................................................................................................
3.1 Wartości teoretyczne wielkości wyznaczanych lub określanych:
Siła elektromotoryczna - ….................... , rezystancja wewnętrzna - …...................................
3.2 Parametry stanowiska (wartości i niepewności):
Dzielnik napięcia ustawiony na ….....................................
3.3 Pomiary i uwagi do ich wykonania:
Napięcie U
[ …....... ]
L.p.
Natężenie I
mA
1
0,5
2
1,0
3
1,5
4
2,0
5
2,5
6
Niepewności pomiarów:
7
napięcia …............................
8
natężenia …............................
9
rezystancji …............................
Napięcie U
[ …....... ]
10
11
12
3.4 Data i podpis osoby prowadzącej......................................................................................................................................