Принципиальная схема установки для измерения ЭДС методом
компенсации приведена на рис.3.
| I1 |
 э
|
| x
|
| G |
| К |
| А |
| В |
| С |
| I |
| I2 |
| П |
| k
|
| R |
Рис.3. Схема установки
Батарея k создает компенсационную ЭДС, величина которой больше ЭДС эталонного э и неизвестного x источников, и замыкается на внешнее сопротивление (реостат) R. Эталонный и неизвестный источники с помощью переключателя П и ключа К (смотрите схему установки) присоединяются к цепи таким образом, что плюс батареи соединяется с плюсом неизвестного или эталонного источника, а минус - через подвижный контакт В с минусом этой батареи. Гальванометр G измеряет результирующий ток, проходящий через эталонный или неизвестный источники.
Переключателем П и ключом К включим вначале эталонный источник в цепь.
В соответствии с первым законом Кирхгофа для узла А
I 1 = I 2 + I. (4)
Обозначим сопротивление эталонного источника и гальванометра R0, а участка АВ – Rэ.
Составим уравнение на основании второго правила Кирхгофа для контура, содержащего эталонный источник ℰ э
. (5)
Так как I = I 1 - I 2, то
. (6)
Перемещая контакт В, можно добиться равенства нулю тока в цепи гальванометра, так как эталонный источник и батарея соединены встречно.
При I2 = 0 выражение (6) принимает вид
. (7)
Таким образом, когда падение напряжения на участке АВ равно ЭДС эталонного источника, его ЭДС скомпенсирована.
Включим вместо эталонного неизвестный источник тока. Передвигая контакт В, снова добиваемся равенства нулю тока, идущего через гальванометр. Теперь положение контакта В будет иное, чем при эталонном
источнике, а сопротивление участка АВ будет иметь другое значение Rх.
|
|
Очевидно, что в этом случае будет соблюдаться условие
.. (8)
Сила тока на участке АВ будет равна I 1 и в первом и во втором
случае, так как в цепь гальванометра ток не будет ответвляться (I 2 = 0). Ток в цепи компенсационной батареи определяется величиной ее ЭДС и всем сопротивлением цепи.
Для однородного проводника в форме цилиндрической катушки
сопротивления отдельных участков катушки относятся как их длины
. (9)
Поделив (8) на (7) с учетом (9), получим
. (10)
Выражение (10) является расчетной формулой данной работы.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомьтесь с монтажом схемы (рис.3).
2. Движок реостата R поставьтев среднее положение шкалы.
3. Переключателем П включите эталонный источник э.
4. Замкните ключ К (смотрите схему установки)инаблюдайте за показаниями гальванометра. Перемещением движка реостата добейтесь отсутствия тока в гальванометре. Затем отключите источник тока.
5. По шкале реостата R определите длину участка катушки Lэ.
Результаты измерений запишите в таблицу 1.
6. Определение Lэ повторите 5 раз.
7. Повторите пункты 4 - 6, сменив переключателем П эталонный источник э на неизвестный источник x.
Таблица 1