Лабораторная работа № 2-6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2-6

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС ЭЛЕМЕНТА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Приборы и принадлежности: нуль-гальванометр, нормальный элемент, аккумулятор, источник тока, ЭДС которого необходимо измерить, реохорд, сопротивления, переключатель, два ключа.

Цель работы: определение ЭДС элемента.

1. Краткая теория

Рассмотрим схему, рис.19. Используя закон Ома для участка цепи с ЭДС, получим

Отсюда видно, что когда в замкнутой цепи течет электрический ток, напряжение на полюсах источника тока всегда отличается от ЭДС на величину Ir. Это происходит из-за падения напряжения на внутреннем сопротивления источника тока.
Наиболее просто измерить ЭДС батареи с помощью вольтметра (рис. 19). Однако такой метод измерения не является точным. После включения вольтметра в цепь для измерения через него начинает течь ток и значит в соответствии с формулой (6-1) разность потенциалов, которую он должен замерить, не будет равна ЭДС батареи. Чтобы обойти эту трудность, применяют вольтметры с большим внутренним сопротивлением, например, катодные (ламповые вольтметры, либо, как в этой работе, используют метод компенсации.

V – вольтметр, измеряющий напряжение U на источнике тока; r – внутреннее сопротивление источника тока, I – сила тока.

2. Метод измерений

Для измерения ЭДС по методу компенсации используется схема, рис.20.

G – нуль гальванометр; АВ – реохорд; D – его подвижный контакт; П – двухполюсный переключатель; К – ключ; ИП – источник питания; ε_N – эталонный элемент; ε_x – Элемент или аккумулятор, ЭДС которого надо определить.
При отсутствии тока в цепи гальванометра, по второму правилу Кирхгофа для контура АДЕ получим

где R₁ – сопротивление левого плеча реохорда (участок АД) при включенном ε_x. Для контура АДЕ аналогично получим

где R₂ – сопротивление левого плеча реохорда при включенном ε_N.
Сопротивление проводника цилиндрической формы R ~ l, где l – длина проводника, поэтому отношение сопротивлений R₁/R₂ = l₁/l₂. Учитывая это, из формул (6-2) и (6-3) получим

Таким образом, для определения искомой ЭДС необходимо знать ЭДС нормального элемента и длины плеч реохорда l₁ и l₂, при которых ток через гальванометр не идет (соответственно при включенных ε_x и ε_N).

Интернет-магазин