Н.Н. Сунцов - Методы аналогий в аэрогидродинамике (1163179), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Так, для свинца при температуре +20'С удельное сопротивление составляет — = 22 1О ом см. 1 -е е Вследствие этого мало и полное электрическое сопротивление моделей из станиоля (Й = 0,001 †,100 ом), поэтому на точность результатов опыта сильное влияние оказывают сопротивления проводов, а также переходные сопротивления, возникающие в местах контакта станиоля с шинами. При длинных шинах начинает существенно сказываться неравномерность распределения электрического потенциала вдоль плоскости контакта шины со станиолем. Чтобы избежать этого, подвод тока к шине осуществляют при помощи нескольких проводов одинакового сечения. Вследствие большой электропроводности станиоля приходится проводить опыт при малом падении напряжения нз шинах.
Это затрудняет проведение опытрв из-за уменьшения 74 элвктвогидгодинлмичвскля аналогия (эгдл) [гл. щ чувствительности приборов. Повышение напряжения на шинах влечет сильное возрастание плотности тока, а это, в свою очередь, вызывает неравномерное нагревание станиоля. Обычно при станиоле в качестве электропроводящей среды напряжение на шинах не превышает 0,1 з.
Указанные выше недостатки в значительной мере устраняются, если в качестве электропроводящей среды использовать не станиоль, а электропроводную бумагу. Различная электропроводность бумаги достигается путем введения в бумажную массу разного количества сажи, графита и коллоидного металла. При этом удельное сопротивление такой бумаги может меняться в очень широком диапазоне, от десятков ом до десятков магом на 1 см.
Следовательно, такой недостаток станиоля, как малое удельное сопротивление, у бумаги уже отсутствует. Ничтожная контактная разность потенциалов между бумагой и металлическими шинами практически не влияет на результаты измерений. Электронная проводимость бумаги позволяет и в этом случае осуществлять работу установки на постоянном токе, что упрощает электрическую схему установки, применяемые приборы и повышает точность исследования.
Существенным недостатком установок ЭГДА, в которых в качестве электропроводящей среды используются твердые проводники, является то обстоятельство, что при любом, хотя бы небольшом, изменении условий обтекания тела, например, иаменеиии угла атаки, приходится изготовлять новую модель, в то время как в электролитической установке такое изменение условий обтекания может быть достигнуто простым поворотом модели обтекаемого тела на дне ванны. $ 3.6. Мостовая схема и ее применение Для измерения потенциалов в различных точках электрической модели измерительная цепь установки ЭГДА собирается по мостовой схеме.
Принципиальная схема такой установки показана на рис. 14. Постоянный или переменный ток от источника тока подводится к шинам Ша и Шя. Параллельно шинам подключены сопротивления Л, и ггя Указателем равновесия является гальванометр Г, включенный в цепь щупа Ш. й 3.6] мостовая схема и вя пгимянвнив 75 В установках ЭГДА, испольаующих в качестве электро- проводящей среды электролит, в качестве сопротивлений Й, и 1сз применяются обычно рычажные магазины сопротивлений, например, типа КМС-6. Они дают воаможность проиаводить точную регулировку сопротивления в пределах от 0,1 олг до 99999.9 ом со ступенями череа 0,1 ом. Нулевое сопротивление такого магазина не превышает 0,04 ом.
Магазин имеет бифилярную обмотку и поэтому практически не обладает индуктивным сопротивлением, что весьма существенно для электролитическнх установок ЭГДА. работающих на переменном токе. В установках ЭГДА, ис- ~ И Ш пользующих в качестве про- 1 Щ 1 водящей среды станиоль или 1 электропроводную бумагу и ! работающих на постоянном токе, роль сопротивлений Й, и 1сз играет реохорд. Реохорд выполяется в виде вращающегося мраморного ба- Р, Ра рабана, на который намотано 10 полных витков тон- Рис. 14. Применение мостовой кой никелиновой проволоки однообразного по длине сечения.
Счет витков осуществляется с помощью неподвижной шкалы и подвижного индекса. Реохорд имеет подвижный контакт, перемещающийся по длине барабана прн его вращении. Изменяя положение подвижного контакта, мы тем самым изменяем сопротивления И, и 1тя. Регулировать сопротивления можно с точностью до 0,00! полного сопротивления реохорда. В установках, работающих на постоянном токе, в качестве указателя равновесия применяется обычно гальванометр магнитоэлектрической системы типа ГМП с зеркальной шкалой. Этот же гальванометр, будучи включенным через выпрямитель, может применяться и в установках, работающих на переменном токе. В сочетании с селеновым или меднозакисным выпрямителем такой гальванометр обладает хорошей чувствительностью и значительно проще в обращении„ нежели зибрационный гальванометр.
Единственное обстоятельство, уб элактгогидгодинамичвская аналогия (эгда) [гл. ш (3.34) заставляющее осторожно относиться к применению гальзанометра постоянного тока в электролнтических установках ЭГДА. — это возможность искажения его показаний составляющей постоянного тока гальванического происхождения, которая может появиться вследствие электрохимической неоднородности металла шин и щупа. Это обстоятельство всегда необходимо иметь в виду, тем более, что объективные показатели наличия гальванического тока отсутствуют и для его обнаружения требуются специальные исследования. Вибрационный гальванометр, который также может применяться в качестве указателя равновесия в электролитических установках ЭГДА, сложнее 3 в обращении, но зато нечувл ствителен к постоянной соя ставляющей гальванического тока. г На рис.
15 изображена эквивалентная электрическая ф л схема моста, соответствующая схеме установки ЭГДА, изображенной на рис. 14. Рис. 13. Схема моста. Через й, и 1г,, как и раньше. обозначены сопротивления. подключенные параллельно шинам, Йа †сопротивлен электрической модели между шиной Ш, и щупом, Й вЂ сопротивление модели между щупом и шиной Ш,. указатель равновесия, включенный в диагональ моста. будет показывать нуль, если (3.33) Я,=~~,. При выполнении условия (З.ЗЗ) ток в диагонали моста будет отсутствовать, и мы можем записать, что 11~ — 1г )7 сг — 11~ 3= 7 э 4 1 где У, и Уе†значения электрических потенциалов на шинах Шг и Ша соответственно; и†значение потенциала в точке, где помещен щуп; 1 †си тока в модели.
Подставляя (3.34) в (3.33), получим Лд Рз Р~ + ля и,— 17 и — и, 17,— и,' ф 3.5) МОСТОВАЯ СХЕМА И ВЕ ПРИМЕИВНИВ откуда Р1 У1 — У (3.36) 111+ Рэ У1 — Уэ Л, (1 — и, (3.3У) 111+ Рэ У1 — Уэ Введем понятие приведенного потенциала У„, определяемого равенством и1 — и = и1 — иэ (3.38) Величина приведенного потенциала в пределах модели будет меняться от 0 на шине Ш, до 1 на шине Ш,.
Иа (3.38) и (3.36) видно, что приведенный потенциал определяется исключительно соотношением сопротивлений Л1 и )та и не зависит от величины приложенного напряжения. Действительно, при изменении падения напряжения на шинах У1 — Уэ при неизменном отношении 1 должно одноГГ1 Р1+ йэ временно и пропорционально измениться падение напряжения У1 — У. Следовательно, колебание напряжения, подводимого к модели, не оказывает влияния на результаты определения приведенных потенциалов. Это является большим достоинством мостовой схемы.
Из (3.38) и (3.36) следует, что (l =— Г Д (3.39) (3.40) В этом случае приведенный потенциал определяется отношением длины проволоки 11 ко всей длине проволоки реохорда. Остановимся далее на вопросе чувствительности рассматриваемой мостовой схемы, которой будет определяться где 1с = 111+ 111. Следовательно, при нулевом показании гальванометра значение приведенного потенциала равно отношению сопротивления 111 к полному сопротивлению, подключенному параллельно шинам. Если в качестве сопротивления 1с применен реохорд, сопротивление калиброванной проволоки которого пропорционально ее длине, то вместо (3.39) можем записать 78 элвктгогидгодинамичкская аналогия (эгда) !гл.
ш точность замера потенциалов в различных точках электрической модели установки ЭГДА. Чувствительность мостовой схемы воарастает с увеличением равности потенциалов ИУ = У, — Уа на шинах модели, с увеличением чувствительности указателя равновесия н с уменьшением сопротивлений модели И„ =гта+ й, делителя напряжений Я= Й,+На и измерительной диагонали моста гсл.
Повышение напряжения на шинах вызывает возрастание тока в модели, что может привести к неравномерному ее нагреву. Напряжение на шинах не должно превышать 100 з и при этом нужно следить, чтобы сила тока в измерительной диагонали моста не превышала 0,05 а. Чувствительность указателя равновесия должна быть согласована с чувствительностью всей мостовой схемы, нбо слишком большая чувствительность прибора увеличит время уравновешивания моста и затруднит проведение опыта, а малая чувствительность указателя равновесия не позволит полностью использовать возможности схемы. В электролитических установках снижение сопротивления модели связано с увеличением концентрации раствора, что вызывает неустойчивость электрических свойств модели.
Сопротивление делителя напряжения для улучшения работы мостовой схемы должно выбираться примерно равным сопротивлению модели, т. е. Й-Й . Чувствительность мостовой схемы будет наибольшей при измерении приведенных потенциалов в середине модели, наименьшей — вблизи шин. Заметим далее, что в электролитической установке ЭГДА сопротивление модели будет не только активным, но и емкостным.
вызванным двойным электрическим слоем на границе шина — электролит. Двойной электрический слой. подобно обычному конденсатору, является емкостью. Поэтому в электролитической ванне по границам шины в электролит будут иметь место емкостные сопротивления Са и С . В этом случае параллельно электрической модели должны быть подключены не только активные сопротивления гг, и гга, но и конденсаторы С, и Са. Только тогда мы сможем получить уравновешенный мост.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
