Описание экспериментальных установок

Схема установки для измерения ЭДС методом компенсации приведена на рис. 6.1.

В качестве вспомогательного источника ε ₀ используется выпрямитель ВС4-12, к зажимам которого подключен реохорд АВ. Компенсирующее напряжение снимается с вывода А и движка реохорда (точка D) и подается на исследуемый источник ε   во встречной полярности.
Момент компенсации фиксируется
гальванометром (Г). Ток при этом должен
быть равен нулю. Тогда неизвестная ЭДС
будет равна компенсирующему напряжению.

Величина этого напряжения подбирается изменением положения  движка реохорда. Так как реохорд является
Рис. 6.1.           делителем напряжения, то

U _{А D} = ε ₀ R_AD /(R_AB+r_o),

 

где r ₀ -сопротивление вспомогательного источника. Хотя значения ε ₀, R _AB и r ₀ заранее неизвестны, но в процессе измерений они не меняются. Поэтому для каждой измерительной установки можно считать, что Uad пропорционально Rad или L_ad (длине участка AD), то есть U_AD = С L_AD. Таким образом, фактически измерение ЭДС может быть сведено к измерению длины участка AD, при котором наступает компенсация. Конечно, предварительно нужно определить величину калибровочного множителя С, то есть, в конечном счете, проградуировать шкалу реохорда в Вольтах.

Для этого вместо исследуемого источника включаю эталонный источник, ЭДС которого известен с высокой точностью. Таким источником в данной

работе служит нормальный элемент Вестона с ε _н = 1,018В. Затем подбирают такое положение движка реохорда L „, при котором наступает компенсация, и определяют С, как ε _н/ L_H.

При включении нормального элемента необходимо обеспечить его защиту от перегрузки. Для этого последовательно в цепь включено дополнительное сопротивление R, ограничивающее силу тока. После замены элемента Вестона на исследуемый источник этот резистор из цепи не удаляется, чтобы не нарушить градуировку установки.

В качестве исследуемых источников в работе используются "пальчиковые" аккумуляторы, установленные в общем корпусе. Чтобы составить из них батарею при выполнении задания 2 нужно соединить разноименные (!) выводы между собой, а свободные выводы использовать для включения в схему. Теоретическое значение ЭДС такой батареи равно сумме ЭДС источников.

Встречное включение источников реализуется путем соединения их одноименных (!) выводов между собой. Свободные выводы источников такой батареи также оказываются одноимѐнными. Полярность батареи в этом случае определяется полярностью свободного вывода от источника с более высоким значением ЭДС, а полярность свободного вывода от другого источника считается противоположной. Теоретическое значение ЭДС такой батареи равно разности ЭДС источников.

Схема установки для исследования влияния сопротивления нагрузки на эффективность использования энергии источника приведена на рис. 6.2. В качестве внутреннего сопротивления  источника r (по аналогии с работой 5) используется дополнительное сопротивление – r _доп.

Рис. 6.2.

Подготовка протокола к работе

Запишите № и название работы.

Запишите заголовок: «Задание 1. Определение калибровочного множителя установки ».

Нарисуйте схему измерительной установки (рис. 6.1).

Выпишите формулу для расчета калибровочного множителя установки:

С= ε _н / L_H, где ε _н - ЭДС нормального элемента, L _H - положение движка реохорда при условии компенсации. Выпишите значение ЭДС нормального элемента и подготовьте таблицу 1.

 

№	Lн, мм	Сi, В/мм
1
2
3
Сср

 Таблица 1

 

Оставьте место в тетради для записи вычислений и их результатов.

Запишите заголовок: «Задание 2. Определение ЭДС аккумуляторов».

Выпишите формулу для расчета экспериментальных значений ЭДС.

Нарисуйте схемы последовательного и встречного соединений двух аккумуляторов.

Запишите формулы для вычисления расчетных значений ЭДС при различном соединении аккумуляторов и подготовьте таблицу 2.

 

 

Аккумулятор	L1, мм	ε i, В	ε расч, В
1
2
1+2
1-2

 Таблица 2

 

Оставьте место в тетради для записи вычислений и их результатов.

Запишите заголовок: «Задание 3. Исследование зависимости полной и полезной мощности от сопротивления нагрузки».

Нарисуйте схему измерительной установки (рис. 6.2).

Выпишите формулы для расчета полной и полезной мощности и подготовьте таблицу 3.

 

Таблица 3

№ измерения	R, Ом	U, В	I, мА	Рполн, Вт	Рпол, Вт	η

Оставьте место в тетради для записи вычислений и их результатов.