Содержание отчета

Отчет включает следующее.

1.Принципиальную схему лабораторной установки с пояснениями и характеристиками приборов.

2.Расчетные формулы, использованные в работе.

3.Таблицы с экспериментальными и расчетными данными.

4.Выводы по работе. Сравнительную оценку полученных результатов.

Контрольные вопросы и задания

1. Изобразите схему мостика Уитстона. Каково назначение отдельных элементов схемы?

2. Каков принцип действия моста Уитстона?

3. Сформулируйте правила Кирхгофа.

4. Выведите условие равновесия мостика Уитстона.

5. Каков физический смысл удельного сопротивления?

6. Назовите единицы измерения удельного сопротивления.

7. Можно ли производить измерения, поменяв в мостике Уитстона местами гальванометр и источник тока?

ЛИТЕРАТУРА

1.Детлаф А.А., Яворский Б.М.. Курс физики, М.: 1989.

2.Трофимова Т.И.. Курс физики. М.:1985.

Лабораторная работа № 3-3

Определение электродвижущей силы методом компенсации

Цель работы: изучить компенсационный метод измерения ЭДС источника тока.

ВВЕДЕНИЕ

Для существования стационарного электрического тока в цепи необходим какой-нибудь источник энергии, который способен поддерживать электрическое поле. Такой источник энергии называется источником электродвижущей силы (ЭДС).

В источнике ЭДС перемещение носителей заряда в области, где электрическое поле направлено обратно току, производится с помощью запасенной энергии. Например, в аккумуляторах используется энергия химической реакции.

ЭДС определяется как работа сторонних сил для перемещения единичного положительного заряда по замкнутой цепи

. (1)

ЭДС измеряют в вольтах.

Можно показать, что ЭДС равна циркуляции напряженности поля сторонних сил. Последние могут иметь любую природу, кроме электростатической.

По закону Ома для замкнутой цепи

, (2)

где R - сопротивление нагрузки, r - сопротивление источника ЭДС.

Для внешней цепи

, (3)

где U - разность потенциалов (напряжение).

При R  следует U = E, т.е. ЭДС равна разности потенциалов между клеммами источника при разомкнутой цепи. Поэтому ЭДС можно измерить с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы в случае, когда сопротивление вольтметра много больше сопротивления источника ЭДС. Однако входное сопротивление вольтметров магнитоэлектрической системы в случае источников малых ЭДС с большим внутренним сопротивлением оказывается недостаточным. Для исключения систематической погрешности измерения ЭДС, связанной с падением напряжения внутри источника, следует применять метод, при котором ток в цепи источника совсем отсутствует (нулевой метод измерения).

Одним из нулевых методов измерения является метод компенсации (уравновешивания). Он состоит в том, что неизвестная ЭДС Е_Х компенсируется равным ей падением напряжения U_К на участках АВ потенциометра R рис.1.

З десь гальванометр G находится под действием двух встречно направленных напряжений: неизвестной ЭДС Е_Х и компенсационного напряжения U_К на участке АВ потенциометра, включенного в цепь вспомогательной (компенсационной) ЭДС Е_К. Перемещением ползунка (движка) потенциометра добиваются уменьшения тока в цепи гальванометра G до нуля, тогда Е_К = U_К. При стабильном и известном токе через потенциометр последний можно снабдить шкалой, градуированной непосредственно в значениях ЭДС.

Приборы промышленного изготовления, предназначенные для измерения на постоянном токе компенсационным методом, называются потенциометрами (компенсаторами) постоянного тока. В них для установки тока, соответствующего градуировке шкалы, служит специальный эталонный источник ЭДС.

В качестве эталонного источника часто используется нормальный элемент, который является мерой ЭДС. Составные части нормального элемента строго нормированы. Положительным электродом нормального элемента является ртуть, отрицательным - амальгама кадмия, электролитом - водный раствор сернокислого кадмия. Достоинством нормальных элементов является большая стабильность ЭДС и весьма малая зависимость ЭДС от температуры (0,0062 % / K).