1. Электрические измерения

Описание экспериментальных установок

Схема установки для измерения ЭДС методом компенсации приведена на рис. 6.1.
В качестве вспомогательного источника ε₀ используется выпрямитель ВС4-12, к зажимам которого подключен реохорд AB. Компенсирующее напряжение снимается с вывода А и движка реохорда (точка D) и подается на исследуемый
источник ε во встречной полярности. Момент компенсации фиксируется гальванометром (Г). Ток при этом должен быть равен нулю. Тогда неизвестная ЭДС будет равна компенсирующему напряжению.
Величина этого напряжения подбирается изменением положения движка реохорда. Так как реохорд является
Рис. 6.1. делителем напряжения, то
U_АD = ε_o R_AD /(R_AB+r_o),
где r_o-сопротивление вспомогательного источника. Хотя значения ε_o, R_АВ и r_о заранее неизвестны, но в процессе измерений они не меняются. Поэтому для каждой измерительной установки можно считать, что U_АD пропорционально R_AD или L_AD (длине участка AD), то есть U_АD = С L_AD. Таким образом, фактически измерение ЭДС может быть сведено к измерению длины участка AD, при котором наступает компенсация. Конечно, предварительно нужно определить величину калибровочного множителя С, то есть, в конечном счете, проградуировать шкалу реохорда в Вольтах.
Для этого вместо исследуемого источника включаю эталонный источник, ЭДС которого известен с высокой точностью. Таким источником в данной работе служит нормальный элемент Вестона с ε_н = 1,018В. Затем подбирают такое положение движка реохорда L_н, при котором наступает компенсация, и определяют С, как ε_н / L_н.
При включении нормального элемента необходимо обеспечить его защиту от перегрузки. Для этого последовательно в цепь включено дополнительное сопротивление R, ограничивающее силу тока. После замены элемента Вестона на исследуемый источник этот резистор из цепи не удаляется, чтобы не нарушить градуировку установки.
В качестве исследуемых источников в работе используются "пальчиковые" аккумуляторы, установленные в общем корпусе. Чтобы составить из них батарею при выполнении задания 2 нужно соединить разноименные (!) выводы между собой, а свободные выводы использовать для включения в схему. Теоретическое значение ЭДС такой батареи равно сумме ЭДС источников.
Встречное включение источников реализуется путем соединения их одноименных (!) выводов между собой. Свободные выводы источников такой батареи также оказываются одноимѐнными. Полярность батареи в этом случае определяется полярностью свободного вывода от источника с более высоким значением ЭДС, а полярность свободного вывода от другого источника
считается противоположной. Теоретическое значение ЭДС такой батареи равно разности ЭДС источников.
Схема установки для исследования влияния сопротивления нагрузки на эффективность использования энергии источника приведена на рис. 6.2. В качестве внутреннего сопротивления источника r (по аналогии с работой 5) используется
Рис. 6.2. дополнительное сопротивление - r_доп.