Badanie przepływu prądu elektrycznego przez elektrolit np. wodę mineralną projekt uczniowski (D). Ireneusz Mańkowski

Transkrypt

1 np. wodę mineralną projekt uczniowski (D). I LO im. Stefana Żeromskiego w Lęborku 27 maja 2012

2 Przepływ prądu przez elekrolit Konstrukcja zestawu doświadczalnego butelka mineralnej wody niegazowanej(elekrolit) źródło napięcia prądu stałego 9V lub dwie bateryjki 4, 5V woltomierz analogowy lub cyfrowy aluminiowe elektrody o różnych kształtach ( 2 okrągłe, 2 liniowe, 1 punktowa ) przewody połączeniowe talerz z przymocowaną linijką do jego dna (skala do odczytu odległości - odległość χ mierzymy od elektrody dodatniej) Cel badania Badanie przestrzennego rozkładu potencjału tzn. zależności potencjału od odległości od elektrody dodatniej przy założeniu,że potencjał elektrody ujemnej przyjmujemy jako zerowy - potencjał odniesienia

3 Elektrody wzajemnie równoległe Instrukcja dla ucznia 1 Rozłożyć na talerzu dwie liniowe elektrody, aby jedna z nich była równoległa do drugiej. 2 Zalać wodą mineralną (elekrolitem) w taki sposób, aby elektrody znajdowały się zanurzone całkowicie w elektrolicie. 3 Zbadać zależność potencjału od odległości od elektrody dodatniej w obszarze miedzy elektrodami i sporządzić wykres tej zależności. 4 Wykorzystując otrzymane dane znaleźć skoki potencjałów na dodatniej i ujemnej elektrodzie odpowiednio ϕ + i ϕ. 5 Pomiary powtórzyć dla różnych odległości pomiędzy elektrodami płaskimi i wyciągnąć wnioski.

4 Elektrody okrągłe Instrukcja dla ucznia 1 Umieścić w talerzu elektrodę okrągłą i w jej centrum umieścić sondę dołączoną do potencjału dodatniego. 2 Zbadać zależność potencjału od odległości od sondy (elektrody centralnej) i narysować wykres tej zależności. 3 Wykazać,że rozkład potencjału przy radialnym rozkładzie pola elektrycznego wyraża się za pomocą wzoru: ϕ(r) = A + B ln r r 0 4 Znaleźć wartość stałych A, B wiedząc, że r 0 - to efektywny promień elektrody centralnej. Można w tym celu wykorzystać dane z pierwszego eksperymentu. 5 Na podstawie pomiarów sprawdzić słuszność wzoru z punktu 3. 6 Znaleźć efektywny promień elektrody r 0.

5 Dwie elektrody punktowe Instrukcja dla ucznia 1 Zbadać rozkład potencjału wzdłuż prostej łączącej obie elektrody i sporządzić wykres tej zależności. 2 Wykazać, że w tym przypadku rozkład potencjału dany jest przez wyrażenie ϕ(r) = A + B ln( l r ) r l - odległośc między elektrodami r - odległość od dodatniej elektrody 3 Znaleźć wartości współczynników A i B. 4 Na podstawie przeprowadzonych pomiarów stwierdzić słuszność formuły z ramki.

6 Takich rzeczy potrzebujemy w doświadczeniu

7 A tak wygląda zestaw pomiarowy z elektrodami

8 Przykładowe wyniki dla dwóch odległości l

9 Przedstawienie graficzne zebranych danych Wniosek Potencjał maleje liniowo wraz z odległością od elektrody dodatniej

10 Przykładowe wyniki dla elektrody okrągłej Wniosek Potencjał maleje ale nie liniowo wraz z odległością od elektrody dodatniej

11 Przykładowe wyniki po linearyzacji Wniosek Potencjał maleje w tej skali liniowo wraz z odległością od elektrody dodatniej

12 Przykładowe wyniki po linearyzacji

13 Wyniki pomiarów dla elektrod punktowych

14 Wyniki pomiarów dla elektrod punktowych z = ln l r r

15 Teoria, a eksperyment dla ϕ(r)