24. Мостик Кольрауша.
Простым мостиком Витстона нельзя измерить сопротивление жидкости, так как под действием постоянного тока жидкость поляризуется. Влияния этой поляризации можно избежать, если, по способу Кольрауша, питать измерительный мостик переменным током, обычно получаемым для этой цели от катушки Румкорфа. Так как при этом в цепи проходят переменные токи, то применение гальванометра будет бесполезно и его обыкновенно заменяют слуховой телефонной трубкой. На рис. 92 показан такой мостик, при чем в качестве неизвестного Х включены навстречу друг другу два совершенно одинаковых гальванических элемента. Включение не одного, а двух элементов вызывается тем, что один элемент давал бы в ветви мостика ток, при наличии же двух элементов, включенных навстречу, их электродвижущие силы, как равные (относительно) и противоположно направленные, будут взаимно уравновешиваться. Такое включение особенно необходимо тогда, когда гальванический элемент сильно поляризуется или когда измеряют внутреннее сопротивление аккумуляторов, которые могут дать очень сильный ток и тем испортить вводимые в цепь приборы. Этот способ обладает тем преимуществом, что внутреннее сопротивление элемента получается независимо от его электродвижущей силы и изменений последней.
Если для измерения внутреннего сопротивления взять три гальванических элемента и вводить вышеуказанным образом в измерительный мостик сначала элементы I и II, затем элементы II и III и, наконец, элементы III и I, то получим слеуюшие три уравнения:
Из уравнений 1 и 2 следует:
а так как
то в результате имеем:
откуда
Подобным же образом найдем
Если например, было найдено:
то получаем:
Таким образом, оперируя с тремя одинаковыми элементами и включая их в мостик по два, мы в конечном результате с достаточной точностью можем определить внутреннее сопротивление каждого из этих элементов в отдельности. Если бы мы ограничились включением лишь одной пары элементов, как это показано на рис. 92, то сопротивление каждого из них мы могли бы получить лишь приблизительно, деля полученный ответ на 2.
Как мостики Витстона, так и мостики Кольрауша доставляются фирмами, изготовляющими измерительные приборы, в собранном виде. Рис. 93 дает нам общий вид мостика Кольрауша в изготовлении его известной фирмой Гартман и Браун, а рис. 94 — схему этого мостика. Для пользования мостиком нужно присоединить к зажимам g и l — источник тока, к зажимам i и q — телефон Т и к зажимам q и h искомое сопротивление X. Мостик снабжен особым коммутатором, благодаря которому постоянный ток батареи можно давать непосредственно в разветвления мостика или же не только в разветвления, но и в специальную катушку S. В первом случае мостик обслуживается не телефоном, а гальванометром и, как обыкновенный мостик Витстона, дает возможность определить сопротивления твердых проводников. Во втором случае в качестве искомого сопротивления берутся сопротивления жидких тел или электролиты.
При работе с гальванометром имеем следующее направление тока.
При работе с телефоном ток пойдет сначала через прерыватель no, а потом двумя параллельными путями — через катушку S и через мостик. Для первого пути имеется следующее направление тока:
Для второго пути направление тока будет:
В обоих случаях в плече а включают только одно из имеющихся пяти сопротивлений и затем передвигают контакт f до такого положения, при котором стрелка гальванометра должна оставаться неподвижной или телефон не должен шуметь. Обозначив балансные сопротивления через с и b, получим
откуда
Величина отношения
При работе с катушкой S пружинку-прерыватель no нужно так подрегулировать специальными винтиками, чтобы она издавала характерное жужжание.
