Материал: Электродинамика. Учебное пособие. Москаленко А.Г., Гаршина М.Н

Цель работы: освоение метода мостика Соти и проведение измерений ѐмкости технических конденсаторов.

Принадлежности: установка, содержащая реохорд, батарею емкостей, измеряемые конденсаторы, электроннооптический индикатор 6E5C, источник питания мостика с действующим значением переменного напряжения 5 В.

Описание установки и методики измерений

Мостик Соти для измерения ѐмкости представляет собой мостик, собранный по схеме мостика Уитстона, в котором вместо известного сопротивления Ro и неизвестного Rx включены известная ѐмкость Со и неизвестная Сх

(рис. 1).

Рис. 1

Кточкам А и В подводится переменное напряжение 5В.

ав диагональ СД мостика включается электронно-оптический индикатор, устанавливающий отсутствие тока в данной диагонале.

Используя условие равенства нулю тока в диагонали СД, как и для мостика Уитстона (см. вывод формулы в рабо-

70

те 2.2. “Определение сопротивления проводника мостиком Уитстона ”), можно получить

а формула для определения неизвестной ѐмкости имеет следующий вид

Источником переменного тока служит вторичная обмотка понижающего трансформатора, первичная обмотка которого питается от сети 220 В. В качестве известной ѐмкости применяется батарея емкостей, устройство которой схематически показано на рис. 2.

Рис. 2

71

Включение той или иной ѐмкости достигается с помощью пакетного переключателя. Измеряемыми емкостями являются конденсаторы Сх1 Сх2, Сх3. Сх4, смонтированные в одном футляре.

Устройство электронно - оптического индикатора (лампы 6Е5С) показано на рис. 3. Внутри стеклянного балона лампы, из которого откачен воздух, помещены подогреваемый катод К, цилиндрический анод А, соединенный с управляющим электродом У, сетка С и конусообразный экран Э. Экран покрыт с внутренней стороны флуоресцирующим веществом (виллеми- том), которое светится зеленоватым светом под действием ударяющихся

электронов.

Если экран соединить с анодом и приложить между анодом и катодом постоянное напряжение, то под действием вылетающих из катода электронов экран будет равномерно светиться зеленым светом. Если в цепь анода включить сопротивление

Ra (рис.1), то свечение экрана изменится. В этом случае потенциал анода

тенциала экрана э, поддерживаемого во время работы постоянным, на величину падения напряжения на сопротивлении

электрод имеют отрицательный потенциал относительно экрана. Поэтому электрическое поле в области управляющего

электрода таково, что электроны, летящие от катода, вблизи

72

него искривляют свою траекторию, притягиваясь к более положительному экрану и как бы отталкиваясь от управляющего электрода. В результате светится не весь экран, а в области управляющего электрода получается темный сектор.

Покажем, что величина этого сектора зависит от потенциала сетки. Если на сетку подается положительный потенциал (по отношению к катоду), то анодный ток возрастает. Из уравнения (5) следует, что при этом потенциал управляющего электрода становится еще меньше, темный сектор расширяется. Если на сетку подавать отрицательный потенциал, то потенциал управляющего электрода увеличивается и сектор становится уже. Если на сетку подаѐтся переменное напряжение, тогда в течение одного полупериода темный сектор расширяется, в течение следующего – сужается, затем снова расширяется. В результате границы сектора будут колебаться с частотой переменного тока около положения, соответствующего отсутствию переменного напряжения на сетке.

Амплитуда этих колебаний возрастает с увеличением переменного напряжения, подаваемого на сетку. Если колебания происходят с большой частотой, например 50 Гц, то человеческий глаз будет воспринимать свечение экрана как непрерывное, не улавливая моментов потемнения. Таким образом, подача переменного напряжения на сетку приводит к сужению темного сектора. С уменьшением переменного напряжения происходит расширение сектора. Отсутствию переменного напряжения соответствует максимальный темный сектор. На этом свойстве основано применение лампы 6Е5С в качестве индикаторов нуля в мостовых схемах переменного тока. Отсутствия переменного напряжения на сетке добиваются перемещением контакта Д (рис.1), при этом потенциалы точек С и Д будут равны.

Порядок выполнения работы

1.Собрать схему по рис.1. Затем установить подвижной