Определение технических характеристик химических источников тока: Методическое пособие к лабораторной работе № 6, страница 3

В схеме РИС.5 га-льванометр включён в диагональ моста  АВ последовательно с пре-дохранительным доба-вочным сопротивлени-ем  R_доб (иногда удоб-нее вместо добавочно-го сопротивления при-менять переменный шунт к гальванометру). В диагонали  CD стоит кнопочный ключ  Кн, в плече  АС – гальванический элемент, внутреннее сопротивление r которого измеряется. Буквами  R₁ ,  R₂ ,  R₃ обозначены магазины сопротивлений, а буквами  I ,  I_x ,  I₁ ,  I₂ ,  I₃ ,  I₄ – токи при замкнутых ключах  К  и  Кн .

Отсутствие изменения тока в диагонали  АВ моста(в галь-ванометре) при «замыкании-размыкании» ключа  Кн свидетель-ствует об отсутствии тока в этой диагонали при замкнутом ключе  Кн. Это возможно только при равенстве потенциалов точек  С и D . Отсюда следует равенство напряжений плеч моста

Учитывая, что  I₄ =0 , получим равенство токов

Тогда, разделив почленно левые и правые части равенств (11), получим искомое соотношение между сопротивлениями плеч сбалансированного моста

Очевидно, что этот метод измерения внутреннего сопротив-ления источника тока применим только в том случае, если оно не мало по сравнению с сопротивлением соединительных проводов в плечах моста. Поэтому этим методом нельзя измерить внутреннее сопротивление аккумуляторов, которое в нормальных условиях имеет величину порядка нескольких сотых долей ома.

·  Измерение э.д.с. методом компенсации

Метод компенсации является в настоящее время одним из са-мых точных методов измерения.  Этим методом  можно измерить        не только э.д.с. элементов, но и силу тока в цепи и величину соп-ротивлений.

Сущность метода можно понять, анализируя работу принци-пиальной схемы, изображённой на РИС.6. В этой схеме два эле-мента  ξ_х  и  е_N(ξдолжно быть больше  ξ_х  и  е_N  - э.д.с эталонного источника тока). При измерениях эталонный источник тока заменяется исследуемым. Обратим вни-мание на то, что источники э.д.с. в схеме соединены друг с другом одноимённы-ми полюсами.

Найдём условие, при котором сила тока в цепи гальванометра равна нулю. Для этого обозначим потен-циалы точек  А  и  В , соответственно,  φ_А  и  φ_В  и запишем закон Ома для неоднородного участка цепи  AGB:

Отсюда следует, что ток через гальванометр отсутствует при условии

Разность потенциалов  (φ_А-φ_В)  можно найти, если рассмот-реть однородный участок цепи  AR₁B

 

Приравняв правые части последних двух соотношений друг другу, получим:

Таким образом, для нахождения э.д.с. источника тока, вклю-чённого последовательно с гальванометром в схеме РИС.6, необ-ходимо знать ток и сопротивление параллельного участка.

Полученное условие означает, что сила тока в цепи элемента  е  равна нулю в том случае, когда падение напряжения на участке цепи  АВ , параллельно которому подключён этот элемент, равно его электродвижущей силе. В таких случаях принято говорить о взаимной компенсации падения напряжения на участке цепи и включённой в этот участок электродвижущей силой  е . От этого термина  компенсация  получил название в дальнейшем и весь метод измерений, названный компенсационным.

Если вместо элемента  е  в схему ввести другой элемент и вновь добиться отсутствия тока в цепи гальванометра и этого эле-мента (сохранив неизменным значение общего сопротивления  контура  ξАВСξ , а значит и тока  I ), то тог-да сопротивление участка цепи  АВ  будет равно некоторому значению  . Теперь будет иметь силу равенство

 

Выразив из предыдущего равенства ток и подставив его в по-следнее соотношение, получим