Лабороторная работа №3-7: измерение электродвижущих сил гальванических элементов методом компенсации

X

На рис. 1:
ε - источник питания цепи;
ε - исследуемый источник тока;
ε - нормальный элемент Вестона

Электродвижущей силой ε на данном участке электрической цепи называется скалярная величина равная отношению
x

n

работы сторонних сил
A по перемещению положительного заряда q на данном участке электрической цепи, к
сторонних

величине этого заряда q :
^Aсторонних
= .


q

Электродвижущая сила гальванических элементов не зависит от размеров электродов и количества электролита, а определяется лишь их химическим составом и при данных условиях постоянна. Каждый тип элементов даёт свою определенную ЭДС.
Точное измерение ЭДС гальванического элемента нельзя произвести обычным вольтметром, так как он требует для своей работа наличия тока в цепи, следовательно, измеренная им разность потенциалов будет меньше, чем ЭДС исследуемого элемента.
ЭДС гальванических элементов более точно можно определить методом компенсации, который используется в данной работе. Для расчёта ЭДС методом компенсации применяются правила Кирхгофа (см. теоретическую часть).
Применим для нашей цепи правила Кирхгофа. Для этого выберем произвольно направления токов и направление обхода контуров (например, против часовой стрелки), и применим к рассматриваемой схеме законы Кирхгофа.
По второму закону Кирхгофа для контура Aε ГСА имеем: UI (r + r + R) − I R = −ε , (6)
x 2 x г 1 AC x
где rx - внутреннее сопротивление батареи; rг - внутреннее сопротивление гальванометра; RAC - сопротивление участка AC.
Когда ток через гальванометр равен нулю, то есть I₂ = 0 , то I1RAC = ε , (7)
x

то есть в этом случае падение напряжения на участке AC, создаваемое батареей ε , будет равно ЭДС неизвестного элемента (то есть произошла компенсация).


Заменим исследуемый элемент нормальным элементом Вестона, ЭДC которого известна и равна