§ 2. Описание метода компенсации. Принципиальная схема измере­ний эдс методом компенсации изображена на рис.2.

Рис.2

В схеме два элемента с электродвижущими силами ε и ε _х и внутренними сопротивлениями r и r_x присоединены к некоторому со­противлению R=R_x + R₁ (R_x и R₁ - соответственно сопро­тивления участков АВ и ВС) и гальванометру G с сопротивлением R_G.

Обозначим через J, J_o, J_x токи идущие в отдельных участ­ках схемы. Если ε _х < ε, то на сопротивлении R всегда можно найти такую точку В, что в ветви АGВ тока не окажется, и стрелка гальванометра G будет стоять на нуле. По второму закону Кирхгофа для контура АВGА можно написать

J_x (r_x + R_G ) + J R_x = ε_х

Когда ток через гальвонометр J_G =0, то

J R_x = ε_х . (1)

Полученное условие означает, что сила тока в цепи элемента ε_х лишь тогда ра^на нулю, когда напряжение на участке цепи АВ, параллельно которому присоединен этот элемент, равно его электродвижущей силе. В подобных случаях тшнято говорить о взаимной компенсации напряжения и ЭДС.

Введем в схему вместо элемента ε_х элемент ε_N и вновь до­бьемся отсутствия тока в цепи гальванометра и этого элемента при сопротивлении участка цепи АВ^/' равном некоторому значению R_N . Теперь выражение (1) можно записать в таком виде

J R_N = ε_N . (2)

Разделив соотношение (1) на (2), получим

ε_х = ε_N R_x / R_N . (3)

Если ЭДС ε_N известна, например, если это нормальный элемент (нормальный элемента- гальванический элемент, который при постояной температуре и давлении дает устойчивую ЭДС), то, зная R_x , R_N и ε_N можно найти из последнего равенства ЭДС ε_х. Таким образом, сравнение электродвижущих сил двух элементов практически сводится к сравнению двух сопротивлений.

Метод компенсации для измерения ЭДС обладает рядом существенных достоинств. Во-первых, сила тока через сравниваемые элементы в момент компенсации равна нулю. Поэтому отсутствует напряжение в элементе, и разность потенциалов на полюсах элемента равна измеряе­мой ЭДС. Кроме того, отсутствует также и падение напряжения на под­водящих проводах. Во-вторых, величина ЭДС вспомогательной батареи ε не входит в окончательный результат. Необходимо только, чтобы она оставалась постоянной в продолжении измерения, а также превыша­ла значения ЭДС сравниваемых элементов.

Экспериментальная часть лабораторной работы n110. Измерение малых э.Д.С. С помощью потенциомтетра постоянного тока пп-63.

Потенциометр постоянного тока ПЛ-63 класса 0,05 (ГОСТ 9245-68) предназначен для непосредственного измерения компенсационным методом э.д.с. .

Измеряемая э.д.с. (“х”) включается навстречу известному падению напряжения на части измерительного сопротивления R₂₆ – R₅₀ (см.рис.3), которое возникает при прохождениию по нему строго опреде­ленного рабочего тока 2 мА.

Рис.3.

Компенсация проводится ступенчатым переключателем В8 и плавно реохордом R50. Установка рабочего тока производягея по ЭДС нормального элемента НЭ, которая сравнивается с падением напряжения на установовчном резисторе R17. Компенсация проводится регулировкой рабочего тока при помощи резисторов R15 и R16.

Индикатором компенсации слукит гальванометр ИП, который включается либо в цепь НЭ (при каллбровке - "К"), либо в цепь измерения ЭДС (при измерении - "И")