Метод измерений и описание аппаратуры

Принципиальная схема установки, служащей для измере­ний, изображена на рис. 1. В цепи реохорда АВ создается по­стоянный ток источником питания с электродвижущей силой e, которая должна быть заведомо больше электродвижущей силы e _х исследуемого источника.

Исследуемый источник ЭДС e _х присоединяется через гальванометр G к движку D и концу А реохорда АВ таким образом, чтобы источник питания и исследуемый источник были включены навстречу друг другу. Только в этом случае возможна компенсация плеч AD и DB. Меняя

Подвижной контакт D реохорда АВ позволяет менять сопротивление его положение движка реохорда, добиваются такой величины со­противления

R_х плеча AD, при которой ток через исследуе­мый элемент e _х будет равен нулю, на что укажет стрелка гальванометра G. Отсутствие тока в цепи гальванометра возможно только тогда, когда ЭДС исследуемого элемента e _х уравновешивается или компенсируется падением потен­циала между точками A и Д, создаваемым током от элемен­та e:

Так как сопротивление R_х пропорционально длине плеча l_х,то можно записать

где a - коэффициент пропорциональности.

Если ток в цепи гальванометра отсутствует (см. рис. 1),то

где R - сопротивление реохорда АВ; R₁ - сопротивление под­водящих проводов контура А _e BA, r— внутреннее сопротив­ление источника питания.

Тогда

(5)

Если вместо источника с ЭДС e _х включить в цепь ис­точник с известным значением ЭДС, например, нормальный элемент Вестона с ЭДС e _N, по аналогии с уравнением (5) можно написать

(6)

где R_N - сопротивление плеча реохорда AD в случае включения в цепь элемента Вестона (или другого эталонного ис­точника).

Нормальный элемент Веетона предпочтительно использу­ется в компенсационных схемах такого типа, так как его ЭДС постоянна н при температуре 20° С равна 1,0183 В.

Разделив равенство (4) на (5), получим

(7)

Так как сопротивления R_x и R_N пропорциональны соот­ветствующим длинам плеч реохорда l_x и l_N (см. (4)), то окончательно получим

(8)

Следовательно, экспериментально определив длины плеч реохорда в двух случаях: в случае включения в компенсаци­онную схему источника с неизвестной ЭДС e _x и в случае включения источника с известной ЭДС e _N можно по форму­ле (8) рассчитать ЭДС неизвестного источника e _x.

В компенсационном методе роль измерительного прибора, гальванометра G, сводится не к измерению тока, а к установ­лению его отсутствия на участке цепи с источником неизвест­ной ЭДС. Поэтому в компенсационных схемах применяются очень чувствительные гальванометры (так называемые ноль-гальванометры).

Приборы и принадлежности: источник питания (выпрямитель стабилизированный ВС-26), нормальный эле­мент Вестона (или другой эталонный источник), исследуемый источник ЭДС (гальванический элемент или другие источни­ки ЭДС), потенциометр (или реохорд), гальванометр, ключ включения источника питания, ключ успокоения гальваномет­ра, переключатель.