Wyznaczanie oporu wewnętrznego i siły elektromotorycznej baterii.

1. Schemat połączenia amperomierza, woltomierza, opornicy suwakowej oraz baterii:


2. Wyniki pomiarów:




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
I [A] 0,42 0,81 1,23 1,61 2,00 2,46 2,79 3,21 3,58 4
U [V] 4,13 3,80 3,41 3,10 2,70 2,29 1,98 1,58 1,16 0,8



3. Użyte wzory, zasada działania obwodu


Woltomierz mierzy spadek napięcia na opornicy o oporze R (opór amperomierza pomijamy). Zmieniając wartość tego oporu zmieniamy napięcie U na zaciskach baterii (wskazywane przez woltomierz), oraz natężenie prądu I w obwodzie. Korzystając z II prawa Kirchoffa dla obwodu zamkniętego możemy zapisać:

e – Ir = IR

Ponieważ wskazania woltomierza są równe spadkowi napięcia na opornicy, więc możemy zapisać:

U = IR

W efekcie mamy równanie prostej:

U = – rwI + e

Wykresem jest linia prosta z ujemnym współczynnikiem kierunkowym







4. Obliczenia

Siła elektromotoryczna baterii jest równa napięciu gdy układ jest otwarty

Dla I = 0 e = U = 4,30 [V]

Opór wewnętrzny

Dla U = 0 [V] i e = 4,30 [V]

e = U + Ir e - U = Ir r = (e - U) / I = e / I

r = 4,30 [V] / 5,10 [A]

Ostateczny wynik:

r = 0,84 [W]


5. Wykres



Dołączony na osobnej kartce!




6. Obliczenia niepewności pomiarowej:

DV=0,1 [V]
DA=0,1 [A]

Opór wewnętrzny:

rwmax = emax/ Imin = 4,50 V/ 4,50A @ 1,00 W
rwmin = emin/ Imax = 4,10 V/ 5,90A @ 0,69 W
rw = (rwmax + rwmin ) /2 @ 0,84 [W]

Niepewność pomiarowa:

Drw = |rwmax – rwmin |/2 @ 0,16 [W]

Ostateczny wynik:

rw @ 0,84 [W] ± 0,16 [W]


SEM:

e @ (ew max + ew min)/ 2 = 4,30 [V].

Niepewność pomiarowa:

De @ (emax - emin)/ 2 = 0,20 [V]

Ostateczny wynik:

e @ 4,30 [V] ± 0,20 [V]