Pomiar SEM metodą kompensacji
OPIS TEORETYCZNY
Jeżeli bieguny ogniwa elektrycznego lub innego źródła
SEM
połączone są oporem zewnętrznym o wartości R, to w obwodzie płynie prąd o
natężeniu I.
Zgodnie z prawem Ohma natężenie to
zależy od wartości
siły elektromotorycznej (E) oraz całkowitej oporności obwodu.
W opisywanym przykładzie oporność ta jest sumą oporności zewnętrznej (R)
oraz oporności wewnętrznej
źródła SEM (Rw). Prawo Ohma ma wiec postać:
E= I.(R + Rw)
czyli
E= I.R +I.Rw
Odczytujemy z tego równania, że SEM źródła jest sumą spadku napięcia na
oporze zewnętrznym ( I.R )
i spadku napięcia na oporze wewnętrznym ( I.Rw ).
Bezpośrednie zmierzenie SEM źródła przy pomocy woltomierza byłoby możliwe tylko
wtedy,
gdyby spełniony był co najmniej jeden z warunków:
- Oporność wewnętrzna źródła Rw = 0 (tzw źródło idealne),
gdyż wtedy spadek napięcia I.Rw = 0
niezależnie od natężenia płynącego prądu (przez woltomierz podłączony do źródła
w czasie pomiaru)
- Oporność woltomierza (oporność zewnętrzna) jest nieskończenie wielka,
a więc przez woltomierz w czasie pomiaru nie płynie
żaden prąd ( I=0), nie ma więc żadnego spadku napięcia na oporze wewnętrznym
nawet gdyby ten był różny od zera.
W praktycznych pomiarach żaden z powyższych warunków nie bywa spełniony trzeba
więc stosować inne niż bezpośrednia metody pomiaru SEM.
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie SEM dwóch nieznanych źródeł
metodą kompensacji.
METODA POMIAROWA
Zestawiamy obwód elektryczny zgodnie ze schematem ideowym przedstawionym na rysunku.
(Należy zapoznać się z podstawowymi Symbolami elektrycznymi
stosowanymi w elektronice.)
- Włączamy zasilacz U , przełącznikiem P włączamy
źródło wzorcowe E0
i przesuwajac suwakiem S wzdłuż struny oporowej A-B
znajdujemy takie położenie suwaka (punkt C), przy którym nie płynie prąd przez
galwanometr G.
- Kilkukrotnie mierzymy długość struny oporowej, oraz długość odcinka AC struny.
- Przełącznikiem P włączamy źródło badane, ponownie kompensujemy źródło
i mierzymy kilkukrotnie długość odcinka AC' struny.
- Pomiary z punktu 3 powtarzamy dla innych źrodeł badanych.
- Wyniki umieszczamy w tabelce:
OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW
Obliczamy SEM nieznanych źrodeł i określamy niepewności pomiarowe,
których źródłem będą głównie pomiary długości.
Należy koniecznie uwzględnić nie tylko niepewność typu A
którą uwzględniamy licząc odchylenie standardowe pomiarów długości , ale także
niepewność typu B,
którą wyznaczamy mierząc długość odcinka o jaki można przesunąć suwak nim
zauważymy zmianę położenia wskazówki galwanometru.