1

Ćwiczenie 15

Pomiar siły elektromotorycznej ogniwa i charakterystyka jego pracy

15.1. W stęp teoretyczny

W celu zbudowania obwodu prądu stałego należy posiadać źródło napięcia stałego (np. ogniwo, akumulator). Wewnątrz tych źródeł zachodzą procesy rozdzielające ładunki przeciwnych znaków i dzięki temu na wyjściach źródła pojawia się napięcie. Procesy te mogą mieć różne natury:

• chemiczne - w ogniwach i akumulatorach

• elektromagnetyczne - w prądnicach prądu stałego i zmiennego

• termoelektryczne - w termoogniwach lub termoparach

• fotoelektryczne - w fotoogniwach.

Urządzenia te nazywamy źródłami siły elektromotorycznej (symbol E lub SEM). Źródło SEM musi być zdolne do wykonania pracy na przesunięcie ładunków, które do niego docierają. W obwodzie przedstawionym na rys. 15.1 źródło powoduje ruch dodatnich ładunków od punktu o niższym potencjale (biegun ujemny) poprzez źródło do punktu o wyższym potencjale (biegun dodatni) - w kierunku przeciwnym do wewnętrznego pola elektrycznego. Siły umożliwiające powstanie napięcia na źródle wykonują pracę dW nad dodatnim ładunkiem dq, zmuszając go do ruchu w stronę o wyższym potencjale. Siła elektromotoryczna źródła E zdefiniowana jest następująco:

dW

E = —— •

<dq

Jednostką SEM jest J/C albo zazwyczaj wolt (V). Siła elektromotoryczna nie jest w rzeczywistości siłą, lecz największym napięciem, jakie może pojawić się na źródle. Ma to miejsce w sytuacji, w której przez źródło nie płynie prąd (np. na rozwartym źródle).

Natomiast gdy ze źródła pobieramy prąd, to również przez źródło płynie prąd i napięcie U mierzone na nim jest pomniejszone o spadek napięcia IR_W na oporze wewnętrznym źródła R^.

(15.1)

U=E-IR