Esența metodei de compensare a CEM este după cum urmează. Să luăm în considerare circuitul principal prezentat în Fig. 32.1. Sursa de curent cu EMF E este conectată la rechord AB. și elementul de monitorizare a EMF Ex atașat la partea de sus și prin Slidewire A galvanometru sensibil G la contactul mobil Slidewire C. Trebuie îndeplinite două condiții. 1) EMF al elementului E trebuie să fie mai mare decât EMF al elementului Ex. 2) la punctul A al rheochord elementele sunt conectate prin aceiași poli.
Deoarece E> Ex. apoi pe rheochord AB va exista întotdeauna un punct, diferența potențială dintre care și punctul A va fi egală cu forța electromotoare a elementului investigat. Mutarea contactului C de-a lungul rheochordului, ei caută o poziție în care nu va exista curent în buclă AFGS cu elementul Ex. În acest caz, căderea de tensiune este compensată în zona AS a rachetei și forța electromotoare Ex conectată la această secțiune.
Absența curentului în galvanometru devine posibilă numai atunci când sursele EMF sunt conectate în circuit cu aceiași poli. În acest caz, curentul I2. care se va ramifica în buclă AFGS în absența elementului Ex în el și a curentului I1. indusă de elementul Ex. curge în direcții opuse. Actualul I2 - de la "plus" (punctul A) prin punctele F și F până la "minus" (punctul C), adică. invers acelor de ceasornic. I1 curent - de la "plus" la "minus" al elementului Ex. și anume sensul acelor de ceasornic). Cu compensare, curenții I1 și I2 devin egali în magnitudine, iar curentul total prin galvanometru nu merge.
Cu condiția ca EMF Еx să fie compensată, curentul I din circuitul AODB nu se ramifică și este egal cu:
unde RAODB este impedanța buclei AODB. Fie rx rezistența segmentului de circuit între punctele A și C. Apoi diferența de potențial VA - VC între punctele A și C:
În consecință, forța electromotoare Ex a elementului investigat este egală cu:
Dacă înlocuim elementul investigat cu un element normal al lui Weston, a cărui forță electromotoare En este cunoscută și din nou, atinge absența curentului în circuitul AFGS. puteți obține:
Împărțind expresia (32.3) cu expresia (32.4), avem:
Astfel, o comparație a forțelor electromotoare a două elemente poate fi practic redusă la o comparație a celor două rezistențe utilizate în măsurătorile compensatorii.
Metoda de compensare pentru determinarea CEM are o serie de avantaje importante. În primul rând, curentul prin elementele, ale căror emf-uri sunt comparate unul cu altul, este aproape de zero. Precizia măsurătorilor este limitată de costul împărțirii galvanometrului, care corespunde la 10 -6 la 10 -7 A pentru diferite tipuri de galvanometre pentru săgeți. Prin urmare, practic nu există o scădere de tensiune în interiorul elementului, ceea ce reduce valoarea elementului diferenței de potențial măsurate la poli. De asemenea, căderea de tensiune în firele care leagă elementul de circuitul de măsurare nu este semnificativă. În al doilea rând, prin metoda compensării, galvanometrul funcționează ca un instrument zero, iar calibrarea scării sale nu este inclusă în rezultatul măsurătorilor. În final, magnitudinea EMF a bateriei auxiliare E nu este, de asemenea, inclusă în rezultatul final. Este necesar doar ca amploarea EMF să fie constantă în timpul măsurătorilor. Circuitul de lucru pentru măsurarea emf-ului sursei de tensiune prin metoda de compensare este prezentat în Fig. 32.2.
Se compune din trei circuite, fiecare dintre acestea cuprinzând o sursă de tensiune. Circuitul AODB constă dintr-o sursă de tensiune E. cheie K1 și un șir de rechord AB (fir lung cu o rezistivitate mare). Când cheia K1 este închisă, elementul E este conectat la rheochord. Circuitul AMNC include o rezistență mare R0 (de ordinul a 10 5 Ohm), elementul normal En. Emf-ul este cunoscut cu un grad înalt de precizie, tasta dublă K2 și galvanometrul zero zero.
Rezistența R0 este inclusă în circuitul APQNC. sursă Ex. a cărui valoare trebuie măsurată, cheia K2 și galvanometrul G. Contactul C se poate deplasa liber de-a lungul șirului de rheochord.
Tasta K2 la închidere poate fi fie în poziția 1, apoi elementul En este pornit în circuit. sau în poziția 2, atunci sursa investigată Ex este inclusă în circuit.
O rezistență mare R0 trebuie inclusă în circuit din următorul motiv. Dacă celula Weston este comutată în circuit, această sursă de tensiune continuă neschimbată emf sale până la caracterul șaselea (la temperatură constantă) numai în cazul în care curentul curge prin sursa de maximum 10 -4 A. polarizează Element Altfel normale și EMF-ul său scade. În plus, o rezistență mare R0 servește la protejarea galvanometrului sensibil Δ de curenții prea mari atunci când este cuplat la momentul decompensării puternice a circuitului.
Să luăm în considerare procesul de măsurare a EMF în conformitate cu schema din Fig. 32.2. Tasta K2 este comutată în poziția 1. Elementul normal este pornit în circuit. Mutarea contactului C de-a lungul șirului de rheochord, obținem absența curentului în galvanometru. Galvanometrul are propriul său cheie Kr. Pentru a include această cheie, este necesar, pentru un timp foarte scurt, să fim convinși că nu există încă o despăgubire în circuit. Când se ajunge la compensație, EMF al elementului normal va fi exact egal cu căderea de tensiune pe secțiunea șirului de rheochord AC. a cărui rezistență îi denotăm prin rn.
Acum comutați tasta K2 în poziția 2. În acest mod vom include sursa de tensiune măsurată Ex în circuit. Prin deplasarea pinului C pe rheochord, este necesar să se obțină compensarea EMF Ex la noua rezistență rx.
Dacă șirul de rheochord este uniform, atunci. unde este rezistivitatea șirului rheochord și S este aria secțiunii sale transversale. În acest caz, egalitatea (32.5) are forma:
Astfel, măsurarea EMF este redusă la măsurarea lungimilor și a secțiunilor șirului rheochord pe care se efectuează compensarea.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: