Часть 1. Измерение ЭДС методом компенсации

Принцип метода компенсации заключается в следующем. Бата­рея акку­му­ля­торов E _Р (рабочая батарея) замкнута (рис. 4) на реохорд АВ, под­соеди­нен­ный по схеме потенциометра. Реохордом называется калиб­рованная проволока, натянутая вдоль миллиметрового масштаба. Иссле­ду­емый элемент E _Х присоединяется к участку АС реохорда. Рабочая батарея и неизвестный элемент необходимо подключить "навстречу" друг дру­гу. Это означает что к точке А присоединены одноименные полюса батареи E _Р и элемента E _Х (на нашей схеме положитель­ные). Контакт в точке С должен быть подвижным. После­до­ватель­но с E _Х вклю­чен чувствительный гальванометр Г, имеющий нулевую точку посредине шкалы (нулевой гальванометр).

Самый высокий потенциал в проводнике АВ при прохож­дении по нему тока находится в точке А, а самый низкий – в точке В. До тех пор пока разность потен­циалов в точках А и С не будет равна ЭДС ис­следуемого элемента E _Х, по ветви с галь­ванометром будет протекать ток. При этом, если разность потенциалов в точках А и С бу­дет мень­ше E _Х, ток будет течь в одном направлении (стрелка гальванометра отклонится в одну сторону), если больше, – то в противоположном направлении (стрел­ка отклонится в другую сторону).

Только когда разность потен­циалов в точках А и С (j _а - j _с)будет равна E _Х,тока на участке AE_ХГC не будет. Если Е_Р > E _Х, то ясно, что перемещая движок на реохорде АВ, всегда можно будет найти такую точку С, в которой разность потен­циалов между ней и точкой А будет равна электродвижущей силе E _Х. Разность потенциалов точек А и С равна:

j _a - j _с = I × R_Х, (4а)

где I - ток, протекающий по реохорду АВ от батареи E _Р, а R_Х - сопротивление проволоки между точками А и C. Электродвижущая сила E _Х в этом случае будет равна:

E_Х = I × R_Х. (4b)

Если теперь в схеме рис. 4 исследуемый элемент E _Х заменить другим элементом E _п, ЭДС которого известна, и сно­ва найти положение контакта С', при котором на участке AE_пГС' тока не будет, то аналогично (4б) можно записать

E_n = I × R_n, (5)

где R_n - сопротивление участка цепи AC'.

Ток I в обоих случаях был одинаковым, так как ни E _Р, ни общее сопротивление реохорда не менялось. Разделив (4б) на (5), получим:

E _Х = E _n ×(R_Х /R_n). (6)

Отсюда, зная E _n и, измерив R_Х и R_n, можно вычислить E _Х..

При наличии реохорда отношение R_Х /R_n в (6) можно заменить отно­шением длин l_Х / l_n участков, соответствующих R_Х и R_n на реохорде АВ.