Краткие сведения из теории. ЭДС источника тока нельзя точно измерить вольтметром (только если вольтметр не электростатической системы)

ЭДС источника тока нельзя точно измерить вольтметром (только если вольтметр не электростатической системы), потому что вольтметр имеет конечное сопротивление, а значит, при подключении его к источнику в замкнутом контуре потечет ток и часть напряжение будет падать на внутреннем сопротивлении источника. Вольтметр же измерит только внешнее падение напряжения, причем оно будет тем меньше, чем меньше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением источника. Компенсационный метод измерения позволяет измерять электрические параметры цепей с высокой точностью, как правило, не достижимой при использовании амперметров, вольтметров, гальванометров и т.д.

Идея метода заключается в следующем. Падение напряжения на участке сопротивления R ₁, возникающее при протекании тока, включается навстречу подключенному параллельно неизвестному источнику ЭДС. При этом, если выполнится условие

,

.

Добиться компенсации можно, меняя напряжение опорного источника U ₀ при неизменном положении движка реостата R, или при фиксированном напряжении U ₀ перемещая движок до наступления компенсации.

Часто невозможно достичь желаемой точности в определении напряжения опорного источника U ₀ и параметров компенсирующей цепи R и R ₁. Тогда можно воспользоваться относительным методом, взяв в качестве эталонного ЭДС нормальный элемент. Его достоинством является высокая точность и стабильность выходной ЭДС. При комнатной температуре (~ 20°С)
e = 1,018665 В. Внутреннее сопротивление нормального элемента 500 ¸ 1000 Ом, допустимый ток не более 1 мкА. После компенсации неизвестного источника и снятия положения движка R _{1 x} , к тем же клеммам подключается нормальный элемент e_э и определяется R _{1 э} . Так как параметры цепи опорного источника не менялись, ток I ₀ оставался постоянным, то можно вывести формулу для расчета неизвестной ЭДС:

.

Ясно, что данный метод компенсации позволяет измерять неизвестное ЭДС только при условии .

В компенсационных схемах повышенной точности вместо измерительного сопротивления R используется набор декад образцовых сопротивлений, причем подключение их выполнено таким образом, чтобы сила тока в цепи опорного источника I ₀ оставалась неизменной. Тогда эти декады сопротивлений можно проградуировать по эталонному источнику в единицах напряжения и снимать показания сразу в этих единицах.

Компенсационный метод позволяет измерять, правда косвенно, и ток, и сопротивление. При измерении сопротивления его и эталонное сопротивление включают последовательно. При протекании по ним тока I падение напряжения пропорционально величинам их сопротивлений

а почленно поделив эти выражения друг на друга, получаем формулу для определения неизвестного сопротивления:

.

По падению напряжения на эталонном сопротивлении можно точно определить силу тока I_x, протекающего в цепи,

.

Компенсационные методы могут быть использованы и для калибровки и градуировки электроизмерительных приборов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: