7. Обработка результатов измерений

1. Вычислить емкости параллельно и последовательно соединенных конденсаторов по формулам

= + ;

и сравнить полученные значения с измеренными.

8. Контрольные вопросы

1. Что такое электрическая емкость?

2. От чего зависит емкость плоского конденсатора?

3. Напишите формулу емкости последовательного включения конденсаторов.

4. Напишите формулу емкости параллельного включения конденсаторов.

5. Как связаны напряженность электростатического поля в конденсаторе с напряжением на его обкладках.

6. От чего зависит энергия электрического поля конденсатора?

7. Как подсчитать силу притяжения пластин плоского конденсатора?

8. Что такое баллистический гальванометр? Что такое баллистическая постоянная?

Литература: [1], § 94, 95.

Работа 27. Определение эдс источника тока методом компенсации

1. Цель работы

Изучить на практике понятие электродвижущей силы источника тока. Приобрести навыки измерения ЭДС компенсационным методом.

2. Краткая теория исследуемого явления

Электродвижущая сила источника тока (ЭДС) определяется работой, выполненной сторонними силами против сил электрического поля при перемещении положительного единичного заряда по замкнутому контуру электрической цепи. Она отличается от разности потенциалов в замкнутой цепи на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Следовательно, для определения ЭДС необходимо добиться того, чтобы в момент измерения сила тока в ветви, содержащей источник с измеряемой ЭДС, была равна нулю. Это можно осуществить, используя, например, метод компенсации.

3. Принцип метода измерений и рабочая формула

Сущность метода компенсации состоит в следующем.

Рис. 1

Пусть элемент с внутренним сопротивлением r₀ имеет ЭДС Е (рис. 1). Замкнем его на сопротивления R₁ и R₂. Тогда сила тока в цепи АСВ

, (1)

а напряжение на участке АС

. (2)

Подключим к точкам А и С ветвь, состоящую из элемента Е₁ и гальванометра G. Причем полюсы элемента Е₁ присоединены так, чтобы ЭДС Е₁ действовала навстречу Е. Если Е>Е₁, то сопротивления R₁ и R₂ всегда можно подобрать так, чтобы в гальванометре G не было тока. При этом условии ЭДС Е₁ будет равна разности потенциалов на сопротивлении R₁ и компенсирована ею:. , но с другой стороны, . Из (2) следует

. (3)

Следовательно, зная ЭДС одного источника тока Е, можно определить ЭДС другого источника тока Е₁. На практике для осуществления условий в качестве источника с электродвижущей силой Е берут аккумулятор. Но так как у аккумулятора ЭДС и внутреннее сопротивление r₀ непостоянны, производят сравнение с элементом, имеющим постоянную ЭДС. Это может быть, например, так называемый нормальный элемент с ЭДС Е_N. Для определения неизвестной ЭДС поступают так. Добившись компенсации ЭДС элемента Е₁, заменяют его нормальным элементом Е_N и снова добиваются компенсации. Тогда согласно (3) получим для Е_N

, (4)

где и – новые значения сопротивлений АС и СВ, при которых добиваются компенсации для нормального элемента с ЭДС Е_N .

Деля (3) на (4), и учитывая, что , получим

. (5)

В работе участок цепи АВ представляет однородную струну с одним и тем же значением сопротивления на единицу длины. Следовательно, и выражение (5) примет вид

(6)