Использование моста Сотти для экспериментального определения емкости конденсатора и вывод рабочей формулы

В данной работе емкость измеряется при помощи мостовой схемы – моста Сотти (рис. 1).

– магазин емкостей (эталонная емкость); – конденсатор, емкость которого надо измерить; источник переменного тока ( ); индикатор нуля (ИН, в данном случае – осциллограф); реохорд (реостат, включенный как потенциометр); и - плечи реохорда; и - сопротивления плеч и реохорда.

Если источник тока включен, то в цепи, в том числе и на участке , течет ток, а на экране осциллографа видна синусоида. Подбором сопротивлений и (путем перемещения движка реостата) можно добиться равновесия моста, при котором разность потенциалов ( ) равна нулю (состояние равновесия моста), а на экране осциллографа синусоида сменяется горизонтальной прямой. После перехода через положение равновесия амплитуда синусоиды снова увеличивается.

При равновесии моста потенциалы точек и равны ( ). Это значит, что разность потенциалов на участке по величине равна разности потенциалов на участке :

. (4)

По аналогичным соображениям:

. (5)

Токи в ветвях и , и будут равны по величине:

, (6)

. (7)

Сопротивление участка цепи переменного тока, содержащего конденсатор, определяется по формуле

, (8)

где – электроемкость конденсатора; ω – циклическая частота.

К однородным участкам цепи АЕ, ЕВ, АD и DВприменим закон Ома в виде:

,

тогда равенства (6) и (7) примут вид:

, (9)

. (10)

Разделив почленно равенство (9) на (10), учитывая при этом равенства (4), (5) и (8) получим:

. (11)

Поскольку сопротивления плеч потенциометра и пропорциональны их длине, условие равновесия запишется в виде:

, (12)

где - длина реохорда, - длина плеча реохорда.