Лабораторная работа № 311 При перемещении заряда от источника тока по замкнутой цепи и возвращении его в исходное положение система, состоящая из источника тока и внешней цепи, не меняет своего состояния. Пусть работа источника по перемещению электрического заряда идет только на выделение тепла, количество которого определяется законом Джоуля-Ленца 2 2 (2) A I Rt I r t , где I – сила тока в цепи, R – сопротивление внешней части цепи, r – внутреннее сопротивление источника тока, t – время. Выражение (2) можно преобразовать следующим образом: A I t [ I ( R r )] q [ I ( R r )] , или A I ( R r ). q Учитывая, что A/q = E, получается выражение, называемое законом Ома для полной цепи, E = I (R + r), (3) или E = I R + I r = Uвнеш + Uвнут . (4) Таким образом, ЭДС равна сумме напряжений на сопротивлениях внешнего Uвнеш и внутреннего Uвнут участков цепи. Несмотря на то, что ЭДС измеряется в тех же единицах, что и напряжение – вольтах, ее нельзя точно измерить вольтметрами, действие которых основано на прохождении тока через их измерительный механизм. Любой такой вольтметр, подключенный к полюсам источника тока, показывает напряжение Uвнеш меньшее, чем ЭДС источника Е на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника (5) U внеш E I r . В некоторых случаях слагаемым Ir можно пренебречь (если сопротивление вольтметра много больше внутреннего, RV r ), и тогда Uвнеш Е, т.е. показания вольтметра можно принять за ЭДС источника тока. Таким образом, можно сказать, что ЭДС источника – это разность потенциалов на его полюсах при разомкнутой внешней цепи Uвнеш= Е при I=0. В компенсационном методе измерения условие “разомкнутой” цепи создается особой схемой включения исследуемого источника и способом измерения – ток в цепи этого источника делают равным нулю. Рассмотрим электрическую цепь, изображенную на рис.1. Здесь ЕX – исследуемый источник тока, ЕN – нормальный элемент, Е – источник рабочего тока для питания реохорда, ЭДС которого существенно больше ЭДС и исследуемого источника, и нормального элемента, АВ – реохорд (неизолированный высокоомный провод со скользящим контактным движком D и масштабной линейкой), Rрег – реостат регулировки рабочего тока, G – гальванометр. 41