Приборы и принадлежности: набор исследуемых гальванических элементов,
нормальный элемент Вестона, гальванометр с двухсторонней шкалой, реохорд, вольтметр, источник питания, двухполюсный переключатель, ключ замыкания, соединительные провода.
Для определения электродвижущих сил двух элементов и небольших "разностей потенциалов часто применяется метод компенсации. Принцип метода состоит в том, что включают два элемента различных э.д.с и Полюсами навстречу друг другу (рис. 4) и добиваются исчезновения тока J2 через исследуемый элемент ( должна быть меньше, чем ). На рис. 4 G - чувствительный гальванометр с нулем посередине, А О - реохорд с подвижным контактом Д .Отсутствие тока в цепи гальванометра показывает, что электродвижущая сила элемента . Целиком уравновешивается или компенсируется падением потенциала между точками А и D, т.е. при отсутствии тока в цепи гальванометра разность потенциалов между точками А и D равна электродвижущей силе искомого элемента . По первому закону Кирхгофа для узла А имеем:
J=0 ; J= J1+J2(3.1)
Рис.4
Применяя второй закон Кирхгофа к контурам АДВ и А Д ,
получим уравнения:
J1(r1+R1)+JR2(3.2)
=J2(r2+rG)+JR2(3.3)
где J1 - ток в цепи аккумулятора ; J1 -ток в цепи элемента ;
J - ток на участке АД: R1 и R2 - сопротивления участков цепи АД и ДВ ; rG - сопротивление гальванометра G. r1 и r2 -сопротивления цепи А В и ДGА.
Когда в цепи гальванометра G ток отсутствует, т.е. J2 = 0, уравнения выше принимают вид:
J=J1(3.4)
=J1(r1+R1)+JR2 (3.5)
=JR2 (3.6)
Сравнивая уравнения (3.4), (3.5) и (3.6), получим
(3.7)
Если вместо , подключить элемент , то
(3.8)
Поделив формулу (3.7) и (3.8). получим
(3.9)
где R2 - сопротивление участка цепи ДВ при включении элемента
. Если э. д.с. одного элемента, например , , известна, то э .д. с. неизвестного элемента
(3.10)
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Компенсационная схема состоит из двух частей; главный контур ЕАВЕ с источником питания Е, реостатом R1 и реохордом АВ и участок AExGD с исследуемой э. д. с. или и нуль гальванометром G. Коммутатор П , при помощи которого можно включать в цепь нужный элемент или Кнопочный ключ К2 для кратковременного подключения гальванометра G.
Рис. 4а
Источник питания Е создает ток по главному контуру, кроме того может создавать ток по участку с гальванометром.
Электрическое напряжение на участке АВ реохорда, создаваемое источником Е , противодействует сторонним силам исследуемого элемента ( , ).
И поскольку общее напряжение на всем реохорде задается больше исследуемой э.д.с.- то всегда можно подобрать участок реохорда АД (с сопротивлением RАД ) , чтобы напряжение на нем равнялось :
=JRАД (3.11)
При этом условии наступает компенсация: действие сторонних сил исследуемого элемента , на участке с гальванометром скомпенсировано противодействием электрического поля, созданного источником питания Е на участке АД реохорда, и ток через гальванометр