 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Методы измерения разности потенциалов
|
|
Разность потенциалов может быть измерена разными методами: динамическим, компенсационным, электростатическим и др. Динамический метод измерения разности потенциалов наиболее распространен в науке и технике, а также в учебных лабораториях. В этом методе используются вольтметры различных систем (магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, тепловой) потребляющие токи.
Измерение разности потенциалов динамическим методом сводится к измерению тока, протекающего в цепи с известным сопротивлением под действием измеряемой разности потенциалов. Этот метод основан на использовании закона Ома для участка цепи без электродвижущей силы: j 1 - j 2 = I×R. Вольтметр в любом случае измеряет разность потенциалов между точками, к которым он присоединен.
 |
На рис. 2 изображена схема для намерения разности потенциалов точек 1 и 2 на концах проводника С С', по которому течет ток I. Под действием этой же разности потенциалов (j 1 - j 2) через гальванометр g течет ток Ig. Величина этого тока Ig пропорциональна величине разности потенциалов Ig = (j 1 - j 2 )/Rg. Так как сопротивление Rg постоянно, а отклонение стрелки связано с величиной тока, протекающего через гальванометр, то можно проградуировать этот прибор в вольтах. Получим прибор для измерения разности потенциалов – вольтметр.
Рассмотрим типичный случай включения вольтметра в цепь. Будем считать, что вольтметр подключен к участку без ЭДС (участок aRb, рис. 3). Как всегда, вольтметр покажет разность потенциалов между точками а и b. Воспользовавшись формулой (2), можно судить и о падении напряжения на этом участке (аRb): j a - j b = I×R. Но если считать, что вольтметр подключен к участку a E b, мы ничего не сможем сказать о падении напряжения на этом участке, так как разность потенциалов точек а и b в данном случае не равна падению напряжения I×r (r - внутреннее сопротивление источника). Правда, если известна величина E и измерена разность потенциалов j a - j b, то по формуле (3) можно вычислить (но не измерить) падение напряжения. Следовательно, вольтметр, в общем случае, не измеряет падение напряжения. Вольтметр всегда измеряет разность потенциалов j 1 - j 2, которая при отсутствии ЭДС между этими точками численно равна I×R12. Но физически разность потенциалов и падение напряжения – различные понятия.
Казалось бы, что для определения ЭДС источника E можно использовать уравнение (1), если непосредственно замкнуть источник тока на вольтметр. Но при этом через вольтметр пойдет ток. Такой же ток пойдет и внутри источника тока. Так как ЭДС не зависит от тока, а внутри источника тока будет происходить падение напряжения, равное I×r, то, очевидно, разность потенциалов на клеммах уменьшитсяна величину I×r. Вольтметр покажет разность потенциалов, равную (E - I × r), а не E (см. уравнение 3). Отсюда видно, что вольтметром, потребляющим ток, невозможно точно измерить ЭДС источника тока.
Однако для не слишком точных измерений величину I×r можно считать пренебрежимо малой по сравнению с E при условии, что ток I, потребляемый вольтметром, мал. C этой целью сопротивление вольтметра делают по возможности большим, порядка 100 
1000 Ом на измеряемый вольт. Очень большим внутренним сопротивлением, (~ 106 - 108 Ом) обладают ламповые вольтметры. Практически бесконечное сопротивление имеют электростатические вольтметры и электрометры.
Для измерения малых разностей потенциалов, в частности, ЭДС гальванических источников тока, термо- и фото ЭДС, различных химических электропотенциалов и т.д. применяется компенсационный метод, изучению которого посвящена часть 1 данной работы. В этом методе может быть достигнута высокая точность измерений (порядка 0,01%). Метод компенсации является в настоящее время одним из основных приемов точных электрических измерений не только разностей потенциалов, но и токов и сопротивлений.
Дата публикования: 2015-01-10; Прочитано: 2542 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
