2. Компенсационный метод измерения э.Д.С.

Суть компенсационного метода измерения э.д.с. и напряжений заключается в компенсации измеряемого напряжения эталонным, что показано на рис.3.1. Источник измеряемого напряжения U_X включается встречно регулируемому образцовому источнику U_обр. Меняя напряжение образцового источника, можно добиться нулевых показаний индикатора А (чувствительного амперметра или нуль-гальванометра) и при данных условиях произвести измерение U_X = U_обр.

Рис. 3.1. Идеализированная схема компенсационного метода.

К сожалению, регулируемых эталонов напряжения не существует. Поэтому измерение проводится в два этапа, как показано на рис. 3.2, а,б. Схемы состоят из двух контуров, при этом верхний контур, состоящий из источника напряжения U и линейного сопротивления R₀, является неизменным.

Рис. 3.2. Два шага измерения неизвестной э.д.с. компенсационным методом

На первом этапе в нижний контур помещается эталонный источник э.д.с. (нормальный элемент ε_N). При условии U больше ε_N, перемещая контакт переменного сопротивления, можно найти точку, когда показания измерителя тока будут равны нулю. В этом случае напряжение, снимаемое с делителя, равно напряжению подключенного к нему источника (ε_N). На втором этапе в нижний контур помещают источник неизвестной э.д.с. (ε_X) и повторяют все действия. Пусть компенсация ε_N и ε_X произошла при сопротивлениях делителя R_N (рис. 3.2,а) и R_X (рис. 3.2,б). Поскольку ток в верхнем контуре остается постоянным (ток в нижнем контуре равен нулю), то справедливы выражения:

(3.5)

Отсюда величина неизвестной э.д.с. может быть определена как:

(3.6)

Данная методика реализована в потенциометрах – приборах, предназначенных для измерения э.д.с. и напряжений компенсационным методом.

2. Принцип работы потенциометра пп-63

Принципиальная схема потенциометра ПП-63 приведена на рис.

3.3. Схема состоит из трех контуров. Контур 1 и контур 3 соответствуют элементам на рис.3.2,б. Настроечный контур 2,

Рис.3.3. Схема потенциометра ПП-63.

содержащий нормальный элемент, предназначен для операции калибровки – установки строго определенного тока (называемого рабочим током) в контуре 1. Студенту предлагается самостоятельно проанализировать работу схемы и объяснить порядок действий при измерении неизвестной величины ε_X.

Компенсационный метод измерения э.д.с. обладает рядом существенных достоинств. Во-первых, сила тока через элементы близка к нулю, поэтому практически нет падения напряжения внутри источника э.д.с., соответственно нет падения напряжения в подводящих проводах. Во-вторых, гальванометр работает как нуль-индикатор и не требует градуировки. В-третьих, имеет место высокая точность измерений, обусловленная использованием эталонных сопротивлений и нормального элемента, э.д.с. которого известна с точностью до четвертого знака после запятой. Следует отметить, что от нормального элемента нельзя брать ток свыше 10^-5-10^-6 А, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность при сборке и включении схемы.