ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7
ВИВЧЕННЯ ПРИНЦИПУ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОМПЕНСАЦІЙНИХ ВИМІРЮВАНЬ
Прилади й матеріали:
Еталон ЕРС (ртутно-кадмієвий нормальний елемент Вестона, E0=1,01836 В при 20ºС).
Досліджуваний гальванічний елемент із невідомою ЕРС Ex.
Стрілочний “нульовий” гальванометр.
Реостат.
Реохорд.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Еталоном ЕРС у даній роботі служить ртутно-кадмієвий нормальний елемент Вестона, який дає при 20ºС E0=1,01836 В. Він складається зі скляної П-подібної посудини, в нижній частині якої впаяні платинові електроди. Анодом служить ртуть, а катодом – ртутна амальгама. Електроліт – насичений розчин сірчанокислого кадмію, а деполяризатором служить сірчанокислий закис ртуті. Нормальний елемент вимагає обережного поводження: його не можна перевертати, трусити. Особливо треба оберігати від короткого замикання. Сила струму не повинна перевищувати 10–4А.

Нехай спочатку ключ K2 замкнутий на нормальний елемент. Запишемо рівняння по II правилу Кірхгофа для контуру ABRGK2E0A:

де – опір ділянки AB реохорда (від лівого кінця до повзунка). Пересуваємо повзунок реохорда таким чином, щоб через гальванометр не проходив струм, тоді маємо:

Замкнемо ключ K2 на досліджуваний елемент. Запишемо рівняння по II правилу Кірхгофа для контуру ABRGK2ExA:

де – опір ділянки AB реохорда (від лівого кінця до повзунка). Пересуваємо повзунок реохорда таким чином, щоб через гальванометр не проходив струм, тоді маємо:

Струм I2 в обох випадках однаковий і рівний струму I1, оскільки струм у точці B не розгалужується (I3=0) і визначається тільки ЕРС зовнішнього джерела E та величиною опору всієї дротини реохорда. Отже, опір ділянки AB реохорда в обох випадках пропорційний величині підключеної у даний момент ЕРС. Оскільки опір дротини пропорційний її довжині, то:

де l0 – довжина ділянки AB реохорда за умови, що підключений нормальний елемент і стрілка гальванометра при натисканні кнопки K1 залишається на “0”, lx – довжина ділянки AB реохорда за умови, що підключений досліджуваний елемент і стрілка гальванометра при натисканні кнопки K1 залишається на “0”.
Одержуємо таку остаточну робочу формулу:

ХІД РОБОТИ
Ввімкнути нормальний елемент перемикачем К2.
Зменшуючи опір R до “0” і одночасно рухаючи повзунок реохорда, досягти відсутності струму в колі гальванометра (“0” гальванометра).
Виміряти довжину плеча реохорда між точками А і В l0.
Переключити перемикач К2 на елемент із невідомою ЕРС і провести такі ж вимірювання для нього. Виміряти довжину плеча реохорда між точками А і В lx.
Повторити вимірювання для кожного елемента по 3 рази.
Записати в таблицю результати вимірювань.
Обчислити середні значення , та похибки , і записати їх у таблицю. При цьому слід мати на увазі, що значення похибок не можуть бути меншими за похибку вимірювання приладу. Якщо значення похибки вийшло менше ніж 0,5 мм, то в таблицю записати 0,5 мм.
Обчислити й записати також середні значення похибок <?l0>, <?lx>.
Обчислити ЕРС досліджуваного елемента за формулою , причому при розрахунках використовувати середні значення довжин плеча реохорда.
Обчислити відносну похибку за формулою .
Обчислити абсолютну похибку за формулою ?Ex=Ex·?. Записати результати обчислення в таблицю.
№
l0, мм
?l0, мм
lx, мм
?lx, мм
Ex, В
?Ex, В
?

1








2








3








сер.









КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
Нормальний елемент Вестона.
Сформулювати І правило Кірхгофа.
Показати вузли електричної схеми.
Записати рівняння по І правилу Кірхгофа для досліджуваної схеми.
Сформулювати ІІ правило Кірхгофа.
Показати замкнуті контури електричної схеми.
Сформулювати правила знаків для ІІ правила Кірхгофа.
Записати 2 рівняння по ІІ правилу Кірхгофа для досліджуваної схеми.
Як залежить опір дротини від її довжини? Записати формулу.
Чому струм I2 в обох випадках (при ввімкненні нормального й досліджуваного елементів) можна вважати однаковим?
Для чого у схемі використовується кнопочний вимикач K1?
Принцип роботи схеми для компенсаційних вимірювань.
Вивести робочу формулу.
Чи накладаються якісь обмеження на величину ЕРС досліджуваного елемента?