Часть 2. Измерительный потенциометр

Некоторым неудобством описанного в части 1 способа изме­ре­ния ЭДС является то, что величину E _Х приходятся определять из соотношения (7). Было бы гораздо удобнее, если бы величина E _Х указы­валась непосредст­венно в вольтах (милливольтах). Для этого надо пропускать по реохорду один и тот же ток, называемый рабочим. Тогда реохорд можно проградуировать не­посредственно в воль­тах. Каждому положению движ­ка будет соответст­вовать определенный потенциал относительно точки А. Изме­рение неизвестной ЭДС E _Х сведется тогда к однократному ком­пен­сированию, а именно, достаточно присоединить E _Х к рео­хорду, установить движок реохорда в положении, соответствующем ком­пен­сации (гальванометр показывает отсутствие тока) и про­читать напротив движка значение E _Х непосредственно в воль­тах.

Такой способ измерения осуществляется в лабораторных приборах, предназначенных для измерения разности потенциа­лов методом ком­пенсации. Эти приборы называются измеритель­ными потенцио­мет­рами. Упрощенная схема такого потенциометра показа­на на рис. 8.

Рабочая батарея аккумуляторов или гальванических элементов E _р дает ток, проходящий по эталонному резистору R₀, реохорду R и ре­гу­лировочному сопротивлению R_Р. Основной частью измерительного по­тен­циометра являет­ся проградуированный в вольтах (или милли­воль­тах) реохорд R. Поскольку раз­ность потенциалов меж­ду точкой А и некото­рой точкой на реохор­де зависит от тока, проходящего по нему, то градуировка реохор­да будет справедливой только при определен­ном рабочем токе I₀. Обычно рабочий ток вы­бирают равным 1 mA или 10 mA. Для проверки рабочего тока I₀ служит не миллиамперметр, а эталонный резистор с со­противлением R₀ и нормальный элемент Вестона E _n. R₀ подбирается таким, что при прохождении по нему рабочего тока I₀, на нем создается падение напряжения I₀R₀, равное ЭДС нормального элемента E _n.

Для проверки рабочего тока переключатель П следует поставить в положение К (контроль). Если при этом гальва­нометр отклонится в ту или другую сторону, это будет означать, что по резистору R₀ проходит ток больше или меньше рабочего. Тогда с помощью регулировочного реоста­та R_Р следует так подрегулировать ток, даваемый батареей E _Р, чтобы стрелка гальванометра встала на нуль. Это и будет обозначать, что по резистору R₀ идет рабочий ток I₀, и что самое главное, этот же ток I₀ идет по реохорду R, и, следовательно, его градуировка в вольтах (милли­вольтах) справедлива. После чего, поставив переклю­чатель П в положение И (измерение) и перемещая движок реохорда С, следует добиться компенсации неизвестной ЭДС E _Х. При этом значение E _Х определяется непосредственно в вольтах (милливольтах) по положению движка на рео­хор­де. Проверку и установку рабочего тока потенциометра следует делать всегда перед началом измерений и периодически во время длительных измерений, так как рабочая батарея постоянно разряжается, в результате чего значение тока через реохорд R может отличаться от рабочего I₀.

С помощью потенциометров можно измерять не только ЭДС источ­ников тока, но также и токи, если их пропускать через резисторы с известными сопротив­лениями, и сопротивления резисторов, если че­резних пропускать определенные токи. Кроме того, многие неэлектрические величины (температура, освещен­ность, дав­ление и т.д.) с помощью соответствующих датчиков (термо­пар, фотоэлементов, пьезокристаллов и др.) преобразуются в электрические напряжения, и поэтому измерения этих ве­личин может осуществляться с помощью потенциометров.

Задания к части 2:

1. Изучить правила работы на фабричном измерительном по­тен­циометре по прилагаемой к чему инструкции.

2. Измерить ЭДС фотоэлемента, освещенного настольной лампой. При измерении ЭДС фотоэлемента следить, чтобы освещенность фотоэлемента в течение измерений не менялась (не менять расстояние между фото­элементом и лампой).

3. Измерить ЭДС фотоэлемента с помощью милливольтметра.

Элемент не сдвигать! Сделать вывод о внутреннем сопротивлении фотоэлемента. (Сопротивление вольтметра можно вычислить, зная номи­наль­ные значения прибора по току и по напряжению).