ЭСБЕ/Мостик Витстона: различия между версиями
[досмотренная версия] | [досмотренная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Новая: « {{КачествоТекста|0%}} {{ЭСБЕ |ПРЕДЫДУЩИЙ=Мостик |СЛЕДУЮЩИЙ=Мостник |ВИКИПЕДИЯ= |ВИКИТЕКА= |ВИКИСКЛАД= |В...» |
Lozman (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
Строка 1:
▲{{КачествоТекста|0%}}
{{ЭСБЕ
|ПРЕДЫДУЩИЙ=Мостик
Строка 14 ⟶ 13 :
|СПИСОК=124
}}
'''Мостик Витстона''' — метод и прибор для определения гальванических сопротивлений. При первом открытии этого метода, в 1843 г., Витстон рассуждал приблизительно так: можно обыкновенным гальванометром с одной обмоткой пользоваться как дифференциальным, с двойной проволокой, стоит только от каждого электрода элемента провести проводник одинакового сопротивления к каждому зажиму гальванометра. Вследствие симметрии полученной системы разветвленных проводников относительно гальванометра — в нем тока не будет, так как нет причины, чтобы он шел в одном направлении, а не в противоположном. Поэтому, если сопротивление двух ветвей, идущих от одного электрода, равны между собой, третья состоит из реостата, а четвертая искомая, и изменением сопротивления реостата ток в гальванометре доведен до нуля, то можно заключить, что искомое сопротивление равно сопротивлению реостата. Но ветвь, содержащая гальванометр, представляет как бы
[[Файл:Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary b39_022-0.jpg|right|250px|]]
Из рассуждения Витстона следует непосредственно, что сопротивления проводников, идущих от электрода к зажимам гальванометра, должны быть равны между собой попарно, т. е. ''AB = AD, CB = CD,'' но ''CD'' может и не быть равно ''AD.'' То же заключение имеет место и в случае, когда сопротивления: ''АВ = nAD'' и ''CB = nCD,'' симметрия по-прежнему не будет нарушена, и не будет причины, чтобы ток шел в гальванометре по одному направлению, а не по обратному. Это несколько менее наглядное заключение вполне подтверждается формулами Кирхгофа (см. [[ЭСБЕ/Гальванический ток|Гальванический ток]]) для разветвления тока, которые удобно применяются к рассматриваемому случаю и дают общее условие
<math>x:R = r:\rho\,</math> или <math>x = R\frac{r}{\rho},</math>
если употребить обозначения нашего чертежа. Пользуясь этим, можно брать сопротивления ''r'' и ''ρ'' не только равными, но и в 10, 100, 1000 раз больше или меньше одно другого. Тогда будет возможно, с одной стороны, измерять сопротивления до 1000 раз превышающие запас магазина ''R,'' a с другой стороны, измерять малые сопротивления до 0,01, 0,001 и даже до 0,0001 ома, если наименьшее сопротивление в магазине ''R'' составляет 0,1 ома. Однако, это большое увеличение точности только кажущееся: применение формул Кирхгофа для разветвления тока к этому случаю позволяет также вывести выражение силы тока в мостике в функции всех шести сопротивлений ветвей и электродвигательной силы источника тока, когда эта пропорциональность не соблюдена. Подвергая разбору эту формулу, узнали, что чувствительность гальванометра к небольшим отклонениям от пропорциональности в сопротивлении ветвей сильно уменьшается, когда они далеко уклоняются от равенства. Вместо того, чтобы изменять сопротивление ''R'' при постоянных ''ρ'' и ''r'', можно натянуть между ''В'' и ''D'' прямую проволоку, а точку ''A,'' где ответвляется проводник к гальванометру, заставлять скользить по этой проволоке, пока не получится такое отношение сопротивлений ''r'' и ''ρ,'' которое обуславливает отсутствие тока в мостике. Сопротивление проволоки можно принимать пропорциональным ее длине, поэтому достаточно измерять отношение длины ''DA'' и ''AB.'' В таком виде М. был применяем Кирхгофом и теперь часто употребляется для небольших сопротивлений. М. Витстона можно пользоваться наподобие двойного взвешивания, для приготовления копий с нормальных сопротивлений, в таком случае точность измерений доходит до 0,001 измеряемой величины и могла быть еще больше, если бы не изменчивость сопротивлений от нагревания проводников током и от изменчивости внешних тепловых влияний. Поэтому ток замыкают лишь на очень короткое время, но это вводит новую погрешность: когда проводники навиты спиралью, в них развивается значительная электродвижущая сила индукции во время замыкания, а условие пропорциональности сопротивлений четырех ветвей М., когда ток в нем равен нулю, имеет место только в предположении, что электродвижущая сила существует в одной лишь батарейной ветви. Также влияют термоэлектрические силы, нередко существующие в местах соединения разных проводников. Более полные формулы, без затруднения получаемые с помощью тех же приемов Кирхгофа, показывают, что в таком случае ток в гальванометре не будет нулем, но получает постоянную величину, не изменяющуюся при замыкании или размыкании батарейной ветви. Этим свойством можно пользоваться, чтобы исключать влияние небольших постоянных электровозбудительных сил в ветвях мостика, но влияние мгновенных индукционных токов устраняют с помощью ключа Томсона, замыкающего сначала батарейную ветвь, а через очень короткий промежуток времени и ветвь гальванометрическую. Новые источники погрешностей являются, когда надо сравнить неравные сопротивления: тут не только полностью входят ошибки в выверке магазина, но также и неточность в определении отношения сопротивлений двух ветвей ''r'' и ''ρ''. В М. Кирхгофа, где эти ветви состоят из проволоки, натянутой параллельно масштабу, влияет и непропорциональность ее сопротивления длине, зависящая от неправильностей в составе, строении и форме этой проволоки. Поэтому проволоку эту приходится калибрировать, если требуется точность больше 0,1%. Еще сильнее влияет на нее изменение температуры ее частей: лучеиспускание сбоку стоящей лампы или руки, передвигающей подвижную точку разветвления — все это очень заметно влияет на результат.
{{ЭСБЕ/Автор|В. Лермантов}}.
[[Категория:ЭСБЕ:Приборы]]
[[Категория:ЭСБЕ:Электротехника]]
|