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

контакт Д на середину реохорда АВ и подобрать емкость бата73

реи так, чтобы раствор темного сектора в лампе был максимальным и сектор имел наиболее резкие края. Окончательную настройку на резкость краев сектора в индикаторе получить небольшим перемещением подвижного контакта Д реохорда. При наибольшем растворе сектора индикатора между точками С и Д тока нет и, следовательно, потенциалы этих точек равны. В соответствии с формулой (4) определить неизвестную ѐм-

Повторить указанные выше измерения, изменив на 1015 % в обе стороны первоначальную емкость батареи.

2. Соединить конденсаторы последовательно и измерить их ѐмкость. Сопоставить измеренную ѐмкость батареи конденсаторов с расчѐтной.

Таблица 1

12

3

1

22

3

74

3. Аналогичные измерения и расчеты провести для параллельного соединения конденсаторов.

4. Результаты измерений и вычислений занести в таб-

лицу.

Принадлежности: батарея элементов, гальванометр,

кольцевой реохорд, реостат, исследуемый источник.

Цель работы: определение ЭДС источника постоянного

тока.

Описание методики измерений

Определение ЭДС ( ) источника с помощью вольтметра всегда даѐт заниженный результат из-за падения напряжения на самом вольтметре. Лишь приближѐнно можно счи-

тать U . Для точного измерения ЭДС используется ком-

пенсационный метод.

Рассмотрим цепь, изображенную на рис.1. Здесь - батарея; X- исследуемый источник; G- гальванометр; АВкольце-

вой реохорд; R- реостат, n – нормальный элемент.

Если ЭДС исследуемого элемента меньше, чем батареи, и они включены навстречу друг другу, то на реохорде всегда

можно найти такую точку С, когда в ветви AGC результирующий ток I равен нулю.

По второму закону Кирхгофа для контура AGCA

где rX - внутреннее сопротивление батареи; RAC – сопротивление участка АС; RG- сопротивление гальванометра.

75

вращением ручки кольцевого реохорда, добьемся такого положения движка (положение D), чтобы ток через гальва-

нометр отсутствовал. Тогда выражение (2) можно перепи-

сать в виде

Ток через участок АВ остается прежним, т.к. в ветви, в которую включѐн гальванометр, тока нет. Разделив (2) на (3), получим:

x n RAC RAD .

Ввиду того, что проволока на участке АВ калиброванная, можно записать:

RAC AC l1 ,

RAD AD l2

76

где l1 и l2 – длины участков АС и АД в произвольных единицах. Поэтому

Зная n и измерив АС = l1 и АД = l2 , по формуле (4) вы-

числяем искомую ЭДС - X.

В качестве эталона ЭДС часто используется ртутно-

кадмиевый нормальный элемент Вестона. Он состоит из стеклянного сосуда, имеющего форму буквы Н (рис.2). В нижней части впаяны платиновые электроды, соединенные с зажимами. Положительным полюсом служит ртуть, отрицательным – амальгама кадмия. Электролитом является насыщенный раствор CdSO4, а деполяризатором – серно-кислая закись ртути Hg2SO4.

ЭДС нормального элемента очень мало меняется со временем, т.к. мала поляризация, и мало меняется с температу-

Рис.2

рой. При 20 С она равна 1,0183 В.

Ввиду постоянства ЭДС нормального элемента ее удобно сравнивать с другими неизвестными ЭДС. Поэтому такой элемент применяется исключительно в компенсационных

77

схемах. В целях обеспечения постоянства ЭДС нормального элемента нельзя брать токи свыше 10-5-10-6А

.

Порядок выполнения работы

1.Собирают схему (рис.1). Необходимо следить за правильным подключением полюсов батарей и исследуемого элемента к реохорду (подключать к точке А одноименными полюсами).

2.Устанавливают движок кольцевого реостата вблизи среднего положения и, включая на короткие промежутки вре-

мени ключи К1 и К2, добиваются передвижением ползунка реохорда отсутствия тока через гальванометр.