Составители:
Рубрика:
3
По второму закону Кирхгофа для контура AExГСА
(6)
где r
x
- внутреннее сопротивление батареи; r
г
- внутреннее сопротивление гальванометра; R
AC
- сопротивление
участка AC. Когда ток через гальванометр
0
2
=
J
, то
(7)
т.е. в этом случае падение напряжения на участке AC, создаваемое батареей E, равно ЭДС испытываемого
элемента (компенсация).
Заменим исследуемый элемент нормальным, ЭДC которого
В 0183.1E
n
=
. Передвигая контакт С,
добьемся такого его положения D чтобы ток через гальванометр не проходил. Тогда по второму закону Кирхгофа для
контура AEnГDА
где r
n
- внутреннее сопротивление нормального элемента; R
AD
- сопротивление участка AD. Но так как 0J
2
=
,
то
(8)
Ток через участок AB остается прежним, так как в цепи AГD тока нет. Разделав выражение (7) на (8), получим:
Так как проволока на участке калиброванная, т.е. имеет одинаковое сечение и удельное сопротивление, то
отношение сопротивлений проволоки можно заменить отношением их длин. Тогда
(9)
где
21
Lи L
-длины участков AC и AD в произвольных единицах. Зная Е
n
и измерив АС и AD, по формуле (9)
вычислим искомое ЭДС.
Следует обратить внимание на то, что в данной работе гальванометр регистрирует отсутствие тока, а не измеряет
его, поэтому точность компенсации не зависит от класса точности прибора, а зависит только от его чувствительности.
Нуль шкалы находится посередине для более удобного определения момента
отсутствия тока. Магазин
сопротивлений включают в цепь гальванометра для того, чтобы ограничить ток через гальванометр и нормальный
элемент в нескомпенсированной схеме.
В качестве эталона ЭДС используют ртутно-кадмиевый нормальный элемент Вестона. Ввиду постоянства ЭДС
нормального элемента, ее удобно сравнивать с другими неизвестными ЭДС.
От элемента Вестона нельзя брать токи свыше 10
-6 _
10
-5
А, поэтому он применяется исключительно в
компенсационных схемах.
xAC1гx2
ERJ)Rrr(J
−
=
⋅
−
+
+
⋅
xAC1
ERJ
=
⋅
nAD1гn2
ERJ)Rrr(J −
=
⋅
−
+
+
⋅
nAD1
ERJ
=
⋅
AD
AC
nx
R
R
EE ⋅=
2
1
nx
L
L
EE ⋅=
R
D
C
1
K
E
+
−
I
1
I
2
I
2
I
2
K
n
E
x
E
n
r
x
r
1
2
П
г
r
А
Ри
с.
4
I E K1
I1 + − D
А C
I2 En 2 R
rn
K2
I2 Ex П
1 rг
rx
Рис. 4
По второму закону Кирхгофа для контура AExГСА
J 2 ⋅ ( rx + rг + R ) − J 1 ⋅ R AC = − E x (6)
где rx- внутреннее сопротивление батареи; rг - внутреннее сопротивление гальванометра; RAC - сопротивление
участка AC. Когда ток через гальванометр J 2 = 0 , то
J 1 ⋅ R AC = E x (7)
т.е. в этом случае падение напряжения на участке AC, создаваемое батареей E, равно ЭДС испытываемого
элемента (компенсация).
Заменим исследуемый элемент нормальным, ЭДC которого E n = 1.0183 В . Передвигая контакт С,
добьемся такого его положения D чтобы ток через гальванометр не проходил. Тогда по второму закону Кирхгофа для
контура AEnГDА
J 2 ⋅ ( rn + rг + R ) − J 1 ⋅ R AD = − En
где rn - внутреннее сопротивление нормального элемента; RAD- сопротивление участка AD. Но так как J2 = 0 ,
то
(8)
J 1 ⋅ R AD = E n
Ток через участок AB остается прежним, так как в цепи AГD тока нет. Разделав выражение (7) на (8), получим:
R AC
E x = En ⋅
R AD
Так как проволока на участке калиброванная, т.е. имеет одинаковое сечение и удельное сопротивление, то
отношение сопротивлений проволоки можно заменить отношением их длин. Тогда
L1
E x = En ⋅ (9)
L2
где L1 и L2 -длины участков AC и AD в произвольных единицах. Зная Еn и измерив АС и AD, по формуле (9)
вычислим искомое ЭДС.
Следует обратить внимание на то, что в данной работе гальванометр регистрирует отсутствие тока, а не измеряет
его, поэтому точность компенсации не зависит от класса точности прибора, а зависит только от его чувствительности.
Нуль шкалы находится посередине для более удобного определения момента отсутствия тока. Магазин
сопротивлений включают в цепь гальванометра для того, чтобы ограничить ток через гальванометр и нормальный
элемент в нескомпенсированной схеме.
В качестве эталона ЭДС используют ртутно-кадмиевый нормальный элемент Вестона. Ввиду постоянства ЭДС
нормального элемента, ее удобно сравнивать с другими неизвестными ЭДС.
От элемента Вестона нельзя брать токи свыше 10-6 _ 10-5А, поэтому он применяется исключительно в
компенсационных схемах.
3
