Дифференциальный метод. Метод замещения. Косвенный метод. Меры электрических величин, страница 9

Компенсация электродвижущих сил возможна только в том случае, если вспомогательная батарея и исследуемый элемент подключены в точке А одноименными полюсами. Падение потенциала на участке АС больше, чем э.д.с. исследуемого элемента, поэтому всегда можно подобрать сопротивление R₁так, чтобы падение потенциала Uxна нем равнялось Ex. В контуре ABGAучасток АВ можно рассматривать как некий новый источник Ux, включенный навстречу источнику Ех, Действительно, если ток через гальванометр равен нулю, то из второго правилаКирхгофа для контура ABGAполучим

                                          (1)

Для определения тока, протекающего через участок АС , применяется нормальный элемент En, который включается вместо исследуемого элемента Е_x; в этом случае компенсация происходит при новом значении сопротивления R₁. Сохраняя неизменным значение общего сопротивления контура EABGE,можно записать

                                                    (2)

Из равенств (1) и (2) получаем

             (3)

Если в качестве сопротивлений  и  используется однородный проводник с постоянным сечением (реохорд) или переменный резистор элементом ,снабженный ползунком , то отношение R/R можно записать отношением  : или   (соответственно) , где lи l длины участков реохорда АВ и ВС ,а   и  углы поворота оси ползунка от нулевого положения. Зная электродвижущую силу  нормального элемента, сопротивления R1 R1 , из последнего равенства определяют электродвижущую силу неизвестного элемента. Сравнение электродвижущих  сил двух .элементов может быть сведено к сравнению двух сопротивлений, использованных при компенсационных измерениях,

В компенсационном методе роль гальванометра заключается не в том, чтобы измерять ток, а в том, чтобы устанавливать его отсутствие. Поэтому в схеме используется чувствительные гальванометры. Вместо нормольного источника Э.Д.С. может использоватся источник напряжения прецизионных значений заданных величин.

Экспериментальная часть

Введение в схему ключей K1 и K2 позволяет замыкать и размыкать обе цепи последовательно одну за другой на короткие сроки во избежание быстрого разряда батареи и поляризации элементов. С целью защиты элемента и гальванометра от сильных токов, в то время когда не найдены нужные сопротивления, введено последовательно с гальванометром и элементом сопротивление (примерно в 1000- 10000 Ом). Включив в цепь нормальный элемент, устанавливают максимальную величину сопротивлений R1 и R2 . Замыкают на мгновение ключи и наблюдают отклонение стрелки гальванометра. Изменяя сопротивления R1 и R2, добиваются, чтобы стрелка гальванометра оставалась на нуле. Записывают величину R1 и R2 (отсчет производят несколько раз); заменяют нормальный элемент испытуемым источником э.д.с. и повторяют аналогичные измерения. Вычисляют искомую э.д.с. и обрабатывают результаты.

Примечание. Конкретное задание указывается преподавателем.

Контрольные вопросы и задания

1.   Что такое э,д.c. источника тока?

2.  Можно  ли  с  большой  точностью  измерить  э.д.с.   источника  с помощью вольтметра?

3.  В   чем  заключается   метод   компенсации  для   измерения   э.д.с. источника?

4.  Можно ли в качестве источника  s   использовать элементы со значительным внутренним сопротивлением?

5.  Запишите закон Ома для полной цепи.

6.  Как найти величину тока во внешней цепи с сопротивлением R_yесли источником  является  батарея из  п  последовательно  или  параллельно соединенных одинаковых элементов.

Рекомендательный библиографический список

1.  Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. - М, 1970. - § 32.

2.  Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 2. - М, 1978. - § 33, 34, 35, 36.

3.    Физический практикум (электричество и оптика)/ Под ред.В.И. Ивероновой. - М, 1968. - Задача 74.

4.   Рублев Ю.В. и др. Практикум по электричеству. - М., 1971. – Работа 8; §8.1 -8,5.

Лабораторная работа №3-8

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА