 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Задание 4. Измерение ЭДС источника методом компенсации
Метод компенсации является одним из основных методов точных лабораторных измерений. Сущность метода заключается в том, что измеряемая ЭДС Ex уравновешивается (компенсируется) падением напряжения, которое создается на известном сопротивлении током I0 от вспомогательного источника E0(рис. 9).
Рис. 9 Принцип компенсационного метода измерения ЭДС Для реализации метода необходимо, чтобы ЭДС вспомогательного источника была больше измеряемой ЭДС:
Необходимое уравновешивающее напряжение создается на специальном сопротивлении. В качестве такого сопротивления может быть использован делитель напряжения с регулируемыми сопротивлениями плеч или реохорд. Понять принцип компенсационного метода проще на примере реохорда. Реохорд – это реостат из калиброванной проволоки, натянутой или намотанной на барабан, по которой может перемещаться подвижный контакт (ползунок). Если передвигать ползунок вдоль реохорда сверху вниз, то напряжение Uсб будет изменяться от Е0 (в точке а) до 0 (в точке б). В некотором положении ползунка (точка с) напряжение Uсб станет равным Ex. Условие Для источника с другим значением ЭДС на реохорде также может быть найдена точка, в которой стрелка гальванометра установится на ноль. Если вдоль реохорда расположить шкалу, проградуированную в единицах напряжения, то по положению движка можно судить о величине измеряемой ЭДС. Важнейшим свойством такого метода измерения является то, что гальванометр используется не для измерения тока источника Ех, а для определения его нулевого значения. По сути, компенсационная схема измерения является идеальным вольтметром, так как она не потребляет энергию от источника, ЭДС которого измеряется. Для градуировки шкалы и проведения измерений необходим специальный источник, который называют эталонным. Значение ЭДС такого источника должна быть известна с высокой точностью и не подвергаться влиянию внешних факторов. Рассмотрим работу схемы на рис. 9 в случае, когда в измерительную цепь включен эталонный источник Еэт. Примем, что вспомогательный источник E0 имеет пренебрежимо малое внутреннее сопротивление. В общем случае, схему можно описать системой уравнений, составленных по правилам Кирхгофа:
где: RГ – сопротивление гальванометра; Rэт – внутреннее сопротивление эталонного источника; I0 – ток вспомогательного источника; Rас, Rсб – сопротивления участков ас и сб реохорда. В режиме равновесия, когда соблюдается условие компенсации, ток гальванометра IГ = 0. При этом I0= Iсб, а Rас+Rсб равно полному сопротивлению реохорда R. Тогда для Еэт может быть получено выражение:
Для ЭДС, имеющей значение Ех , уравнение примет вид:
Решая (4) и (5) совместно, получим:
Таким образом, измерение Ех сводится к измерению сопротивлений участков реохорда, на которых происходит компенсация соответствующих значений ЭДС. Для реохорда из однородной проволоки:
где ρ – удельное сопротивление материала проволоки; S – сечение проволоки; В итоге, выражение (6) примет вид
На результат измерений не влияет значение Е0, сопротивление реохорда R и внутреннее сопротивление источника Ех. Однако, отношение E0/R, то есть ток через реохорд I0, должен быть строго одинаков при измерении Еэт и Ех. Это предъявляет высокие требования к стабильности напряжения вспомогательного источника и качеству реохорда. Схема с реохордом удобна для понимания и расчета. На практике она используется в автоматических потенциометрах, где скользящий контакт перемещается с помощью специального электропривода. Сам реохорд изготавливают из износостойкой проволоки с высоким удельным сопротивлением. В данной лабораторной работе используется два варианта компенсационной схемы с ручным уравновешиванием (рис. 10).
Вариант 1. Для создания компенсирующего напряжения используется делитель, в плечи которого включены прецизионные декадные магазины сопротивлений Р33 (рис. 10, а). Один из магазинов размещен на стенде, другой – переносной. При уравновешивании схемы сопротивления магазинов нужно изменять одновременно, строго соблюдая условие:
В этом случае
где Вариант 2. Для создания компенсирующего напряжения используется делитель, в верхнее плечо которого включают постоянное сопротивление Rэт (рис. 6, б), а в нижнее – декадный магазин сопротивлений Р33. При таком способе измерения ток источника не является стабильным. Расчетное выражение для измеряемой ЭДС имеет вид:
где |
называют условием компенсации или условием равновесия. В этом случае ток через гальванометр Г не протекает (IГ = 0) и его стрелка находится на нуле.
(4)
(5)
(6)
– длина участка с сопротивлением 
; 
– длина участка с сопротивлением 
.
(7)
, и значение измеряемой ЭДС определяется выражением, аналогичным выражению (6):
(8)
– сопротивление магазина при подключении Eэт., 
– сопротивление магазина при подключении Ex.
(9)
– сопротивление магазина при подключении Eэт., 
– сопротивление магазина при подключении Ex.