Измерение ЭДС источника методом компенсации

Наиболее точным методом измерения ЭДС является компенсационный метод. Сущность этого метода заключается в том, что измеряемая ЭДС уравновешивается (компенсируется) падением напряжения, которое создается на известном сопротивлении током от постороннего источника.

Рассмотрим электрическую схему этого метода (рис.23.5). ЭДС вспомогательного источника должна быть больше неизвестной ЭДС , т.е. . Оба источника тока соединены в точке одноименными полюсами. Передвигая движок реостата , можно добиться отсутствия тока на участке цепи , что фиксируется показанием гальванометра (стрелка устанавливается на ноль). По закону Ома для неоднородного участка цепи

, (8)

где – сила тока на этом участке; – ЭДС источника на участке цепи; - разность потенциалов на концах участка; – его полное сопротивление.

На нашем участке , тогда из (8) следует:

(9)

В этом случае ЭДС компенсируется разностью потенциалов на сопротивлении .

Для однородного участка из (8) вытекает:

(10)

Из (9) и (10) получим:

(11)

Заменив источник эталонным источником , ЭДС которого известна, добиваются отсутствия тока через источник с .

Тогда уравнение (11) можно записать для

, (12)

где – сопротивление участка , при котором произошла компенсация ЭДС эталонного источника.

Ток в выражениях (11) и (12) одинаков и выражается формулой

, (13)

так как при отсутствии тока через гальванометр весь ток от вспомогательного источника протекает по контуру , содержащему реостат, сопротивление которого не зависит от положения движка . Разделив (11) на (12), получим: , откуда (14)

Так как , где – удельное сопротивление материала проволоки, а и – соответственно ее длина и сечение, то отношение , потому что и одинаковые для и . Для реостата отношение длин проволоки можно заменить отношением – плеч реостата (плечо – участок реостата от точки до ползунка ), так как плотность и диаметр намотки проволоки постоянные. В этом случае формула (14) примет вид:

(15)

Достоинства метода: он достаточно точен, что объясняется высокой чувствительностью современных гальванометров, кроме того, он позволяет автоматизировать процесс измерения. Недостаток в том, что необходимо иметь источник тока, ЭДС которого хорошо известна и не меняется со временем.