Эдс измерение: Формула ЭДС в физике - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Измерение электродвижущей силы и электродного потенциала

Под потенциометрией понимается ряд методов анализа и определения физико-химических характеристик электролитов и химических реакций, основанных на измерении электродных потенциалов и электродвижущих сил гальванических элементов. Потенциометрические измерения являются наиболее надежными при изучении констант равновесия электродных реакций, термодинамических характеристик реакций, протекающих в растворах, определении растворимости солей, коэффициентов активности ионов, pH растворов. Особенно общирное применение нашли потенциометрические измерения именно при определении pH, которое является важнейшей характеристикой жидких систем. Для этого используют электрохимическую цепь, составленную из электрода сравнения и индикаторного электрода, потенциал которого зависит от концентрации (активности) ионов Н (так называемые электроды с водородной функцией). К таким электродам относятся, например, рассмотренные ранее водородный и стеклянный электроды.

[c.264]
Как известно из физической химии, скачок потенциала между двумя фазами не может быть измерен, но можно измерить компенсационным методом электродвижущую силу элемента, составленного из исследуемого электрода (например, металла в электролите) и электрода, потенциал которого условно принят за нуль. Таким электродом служит стандартный водородный электрод, а электродвижущую силу гальванического элемента, составленного из стандартного водородного электрода и из исследуемого электрода, принято называть электродным потенциалом, в частности электродным потенциалом металла. [c.150]

Скачки потенциалов на границах фаз 365 2. Электродвижущая сила гальванического элемента 368 3. Типы электродов 371 4. Стандартные электродные потенциалы и правило знаков 373 5. Концентрационные элементы. Диффузионный потенциал 375 6. Зависимость ЭДС от температуры 377 7. Измерение некоторых физико-химических величин методом ЭДС 380 8. Электродные процессы 382″ [c.400]

Можно измерить лишь сумму напряжений Гальвани в виде электродвижущей силы (э.д.с.) или, лучше сказать, напряжение гальванической ячейки [7—9], представляющей собой систему двух электродов с контактирующими электролитными растворами (разд. 4.2). При применении в качестве одного из электродов или полуэлемента водородного электрода, стандартный потенциал которого условно принят равным нулю, измеренная э.д.с. соответствует относительной величине потенциала данной системы э.д.с. в этом случае называют электродным потенциалом Е. В соответствии с этим уравнение Нернста принимает следующий вид

[c.98]

Для измерения относительного электродного потенциала какого-либо металла составляют гальванический элемент из стандартного водородного электроде и нз исследуемого металлического электрода, погруженного в раствор, содержащий 1 моль/л ионов данного металла измеряют электродвижущую силу составленного элемента и, взяв полученное значение ее с обратным знаком, вычисляют электродный потенциал металла (если исследуемый металл является в составленном элементе анодом).

Установка для определения электродных потенциалов металлов с помощью водородного электрода показана на рис. 29. Для внешней цепи водородный электрод будет положительным полюсом, если в паре с ним находится электрод из активного металла, и отрицательным, если в паре с ним находится электрод из неактивного (благородного) металла. [c.205]

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ И ЭЛЕКТРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА [c.139]

Электродвижущая сила (ЭДС) и электродный потенциал являются важнейшими понятиями электрохимии. ЭДС — это разность потенциалов ф между двумя электродами. Для измерения ЭДС гальванических элементов один из электродов выбирается за стандартный, т. е. электрод сравнения. [c.286]

Так как измерения электродвижущих сил элементов этого тина в случае разбавленных растворов недостаточно точны для выполнения надежной экстраполяции, то для вычисления стандартного электродного потенциала были использованы значения у , полученные путем измерения электродвижущих сил элементов с электродами сульфат свинца-двуокись свинца.

Значения при концентрациях 0,05 0,07 и 0,1 М, а также величины Б подставлялись в уравнение (30), после чего можно было вычислять Е” для каждой концентрации. Средние значения, полученные из трех определений, приведены в табл. 100. Полученные результаты можно выразить с точностью [c.411]

Прямое измерение электродных потенциалов отдельных металлов практически не осуществимо. Поэтому принято измерять разность потенциалов между двумя различными металлическими электродами, погруженными в растворы соответствующих солей, т. е. определять, насколько потенциал одного металла больше или меньше потенциала другого металла. Не представляет сложности два электрода соединить при помощи электронного проводника в один гальванический элемент и определить измерителем тока электродвижущую силу (э.д.с.) или напряжение этой цепи. Измерение электродвижущей силы этого элемента позволяет характеризовать величину потенциала одного электрода по отношению к

[c.17]

Практические определения сводятся к измерению электродвижущей силы Е гальванического элемента, составленного из двух полуэлементов один полуэлемент включает нормальный водородный электрод, другой — электрод, относительный потенциал которого определяется (рис. 41). Условились направление электродного потенциала считать от электрода к раствору. Так как Е всегда положительна, то возможны два случая

[c.166]

Электродный потенциал представляет собой фактически дискретную разность потенциалов между поверхностью электрода и объемом раствора, окружающего электрод. Абсолютное значение этой разности потенциалов между двумя различными фазами (т. е. потенциал отдельного электрода или потенциал полуреакции) с трудом поддается непосредственному измерению. Для всех методов измерения необходимо замыкание электрической цепи следовательно, возникает вторая поверхность раздела электрод — раствор. Таким образом, эти измерения дают разность между двумя разностями потенциалов на двух поверхностях раздела и есть не что иное, как измерение электродвижущей силы в ячейке. Поэтому электродный потенциал выражается измеренной разностью потенциалов между рассматриваемым электродом и произвольно выбранным стандартом.

[c.14]

Если пластинку металла, погруженную в раствор его соли с концентрацией ионов металла, равной 1 моль/л, соединить со стандартным водородным электродом, то получится гальванический элемент. Электродвижущая сила этого элемента (ЭДС), измеренная при 25 °С, и характеризует стандартный электродный потенциал металла. [c.80]

В действительности мы пойдем даже дальше этого. Будем все время измерять разность потенциалов. между клем.мами, состоящими из платины, н эту разность возьмем как разность потенциалов эле.мента. В таком случае во все измеряемые разности потенциалов элементов будет входить контактный потенциал АФ(М,Р1). Э. д. с. и электродные потенциалы. Разность потенциалов элемента, измеренная при равновесии (ток не протекает) и между платиновыми клеммами, называется электродвижущей силой элемента. 25 [c.387]

Измерение потенциала одного изолированного электрода неосуществимо, поэтому измеряют электродвижущую силу (э. д. с.) гальвани ческого элемента, состоящего из двух полуэлементов значение э. д с равно разности электродных потенциалов этих двух полуэлементов Если гальванические элементы составлять всегда с одним и тем же полу элементом, электродный потенциал которого имеет постоянное значение, и различными другими полуэлементами, то, измерив э.

д. с., можно найти значения электродных потенциалов окислительно-восстановительных систем по отношению к потенциалу выбранного полуэлемента, служащего в данном случае электродом сравнения ( ср). [c.314]

Стандартные потенциалы. Нулевым потенциалом является потенциал стандартного водородного электрода с давлением Н2 101325 н/м и активностью в растворе, равной единице. Потенциал другого электрода равен электродвижущей силе элемента из этого электрода и стандартного водородного электрода в том же растворителе и при той же температуре. Если в рассматриваемом электроде активности всех участников электродной реакции равны единице, то измеренный таким образом потенциал называется стандартным потенциалом этого электрода.

[c.690]

При измерении потенциала индикаторного электрода относительно постоянного потенциала электрода, находящегося в неизменном растворе (электрод сравнения), электродвижущая сила (э.

д.с.) этой электродной пары будет определяться концентрацией ионов Л”+. [c.55]

При измерении электродных потенциалов потенциал жидкостной цепи может затруднять определение, создавая добавочную электродвижущую силу. [c.37]

Аналогичным образом проводят измерения потенциала второго полуэлемента. Затем составляют цепь из двух приготовленных полу-элементов. Оба полуэлемента опускают в стаканчик с насыщенным раствором хлористого калия и измеряют э. д. с. полученной цепи. Зная потенциалы отдельных электродов и э. д. с. полной химической цепи, проверяют закон суммирования электродвижущей силы элемента из отдельных электродных потенциалов. [c.104]

Всякий гальванический элемент содержит не менее двух соприкасающихся между собой растворов, которые отличаются в одних случаях составом, в других случаях — концентрацией растворенного вещества. На границе соприкосновения этих растворов возникают диффузионные потенциалы, которые оказывают влияние на величину электродвижущей силы элемента. Хотя величина диффузионных потенциалов незначительна и, как правило, не превышает 0,03 в, все же для получения более точных результатов при измерении э. д. с. элементов стремятся снизить диффузионные потенциалы до нескольких милливольт. С этой целью между растворами, в которые погружены электроды, помещают промежуточный раствор такого электролита, у которого подвижности катиона и аниона мало отличаются между собой. Одним из таких электролитов является КС1, который обычно и применяется в практике в виде насыщенного раствора. Когда насыщенный раствор КС1 соприкасается с электродными растворами, концентрация которых значительно меньше, то ионы калия и хлора диффундируют в электродный раствор. Так как их подвижности близки между собой (см. табл. 3), величина возникающего диффузионного потенциала незначительна и ею можно в большинстве случаев пренебречь. [c.115]

При измерении электродных потенциалов металлов определяют электродвижущую силу гальванического элемента, в котором потенциал одного электрода (стандартного) известен. [c.28]

Если пластинку металла, погруженную в раствор его соли, содержащей 1 г-ион в 1л (точнее, с активностью ионов =1), соединить электролитическим ключом со стандартным водородным электродом, то получится гальванический элемент, электродвижущую силу которого легко измерить. Она и будет величиной стандартного электродного потенциала при температуре измерения (так как стандартный потенциал водородного электрода условно принят равным нулю). Стандартный электродный потенциал будем обозначать буквой Е°. [c.159]

Потенциометрический метод определения pH. Активную концентрацию ионов водорода и pH точно определяют потенциометрически. В основу метода положено измерение электродвижущей силы (а. д. с.) концентрационной цепи, состоящей из двух электродов. Потенциал Е любого электрода можно вычислить по формуле Нерн-ста, зная нормальный электродный потенциал о, валентность п (число электронов, теряемых атомом металла при переходе в ион) и концентрацию а ионов в растворе [c. 54]

В табл. II приведены измеренные значения электродвижущих сил и значения Е нри различных моляльностях, а на рис. 14-4 показан график зависимости Е от т. Экстраполированное значение равно 0,2224 е. Это — электродвижущая сила, которую будет давать элемент с соляной кислотой, имеющей активность, равную единице, и она является также численным значением стандартного электродного потенциала серебряно- [c.424]

Потенциометр для измерения электродных потенциалов на структурных составляющих должен отбирать минимальный ток от измеряемой системы. Такое требование вызывается следующим. Так ка к череа электроды в момент включения может протекать некоторый ток, то, несмотря на кратковременность включения, при компенсации неизвестной электродвижущей силы в этом случае измеряемый потенциал может в результате поляризации электрода несколько измениться. Чем больше плотность тока, протекающего через электрод, потенциал которого необходимо определить, тем больше будет изменение потенциала электрода. Следовательно, измерение электродных потенциалов структурных составляющих, площадь которых столь мала, что и небольшой ток будет вызывать значительную поляризацию электрода, необходимо произво дить потенциометром, отбирающим от измерительной системы мини мальный ток. Кроме того, потенциометр должен обладать высоко чувствительностью, обеспечивающей возможность снятия отсчета с точ ностью до 1,0—0,1 мв. Высокая чувствительность потенциометра совер шенно необходима, так как разность потенциалов между структурными составляющими сплава может быть очень небольшой. Чувствительность потенциометра не должна изменяться при подключении к нему систем с большим внутренним сопротивлением (порядка десятков мгом). [c.12]

Уравнение (3-62) описывает реакцию, протекающую на одном электроде. Электрохимический элемент имеет два электрода, и полная реакция является суммой двух полуреакций. Электродный потенциал данной полуреакцин определяется путем измерения электродвижущей силы, создаваемой элементом, в котором одна из полуреакций протекает на стандартном электроде с известным потенциалом. На рис. 3-3 схематически изображена экспериментальная система для измерения электродного потенциала. Стандартный водородный электрод представляет собой платиновый стержень, заключенный в стеклянную трубку, через которую подается газообразный водород под давлением 1 атм. Электрод погружен в раствор, содержащий ионы водорода с единично активностью (ан =1). Потенциал этого электрода условно принят за нуль. На практике в качестве стандартного электрода чаще всего используют каломельный или какой-либо другой электрод с точно известным, постоянным потенциалом. Цепь между растворами, куда погружены электроды, замыкается с помощью мостика, заполненного электролитом. В исследуемом полуэлементе на поверхности другого электрода (чаще всего платинового) протекает реакция, описываемая уравнением (3-62). Разность потенциалов между двумя электродами регулируется потенциометром. Вычитая из зтсй разности потенциалов потенциал стандартного электрода, получают электродный потенциал исследуемой окислительно-восстановительной пары. Важно, чтобы интересующая нас электродная реакция была полностью обратима. Передвигая движок потенциометра таким образом, чтобы электродвижущая сила (э. д. с.) исследуемой системы была точно уравновешена внешним [c.229]

Практически устранение диффузионного потенциала, которое достигается в элементе IV путем уменьшения величин ж гпц, можно сделать абсолютно полным, если найти предельную величину некоторой функции от Е и от концентраций при стремлении значений ж к нулю как к своему пределу 1. Экспериментальное определение этой предельной величины заключается в измерении электродвижущих сил ряда элементов, содержащих растворы переменного состава, но с постоянной ионной силой, что достигается добавлением электролита, который не участвует в электродных реакциях [35]. При экстраполяции до нулевых концентраций тех ионов, которые имеются лишь в одном из соприкасающихся растворов, диффузионный потенциал исчезает. Условия экстрапо.пяции были проанализированы Оуэном и Бринкли [34в]. Влияние инертного электролита исключается путем последующей экстраполяции до нулевой ионной силы. Данный метод можно проиллюстрировать на примере следующего элемента [c.307]

НлО+ -1-е-=Н-1-Н20 Если пластинку металла, погруженную в раствор его соли с активностью ионов, равной единице, соединить со стандартным водородным электродом, как показано на рис. 62, то получится гальванический элемент (электрохимическая цепь), электродвижущую силу (ЭДС) которого легко измерить. ЭДС, измеренная при 25 °С, и будет величиной стандартного электродного потенциала металла. Стандартный электродньсй потенциал обычно обозначают Е°. [c.230]

Измеряемая электродвижущая сила элемента равна разности потенциалов исследуемого электрода и электрода сравнения. Если в качестве электрода сравнения взят стандартный водородный электрод, потенциал которого принят за нуль, то потенциал исследуемого электрода будет равен электродвижущей силе составленного элемента. Однако несмотря на простоту вычисления электродных потенциалов таким способом, стандартный водородный электрод редко применяют в качестве электрода сравнения. Для его изготовления необходимы специальные ус- ловия — химически чистый водород, строго определенное парциальное давление, постоянная скорость подачи водорода на поверхность платины. Все это делает водородный электрод громоздким и неудобным для электрохимических измерений. Поэтому ча ще применяют более простые электроды сравненияз каломельный и хлорсеребряный, обладающие устойчивым потенциалом. [c.141]

Электродвижущая сила двойного электрического слоя не поддается прямому измерению и вместо нее рассматривают э. д. с. элемента, один электрод которого изготовлен из исследуемого металла, а вторым служит стандартный водородный электрод, э. д. с. которого условно принимается равной нулю. Электродвижущую оилу такого эле.мента Е называют электродным потенциалом. Так как для стандартного водородного электрода э, д. с. = 0, то э. д. с. элемента по величине и знаку равна э. д. с. исследуемого металла Е=Уже-Через число Фарадея Р э. д. с. связана с изменением термодина. ми-ческого потенциала реакции AZ соотношением [c.231]

Для определения величины электродного потенциала металла измеряют разность между потенциалами двух электродов, т. е. электродвижущую силу элемента, причем потенциал одного электрода известен. В качестве такого электрода можно применить так называемый стандартный (нормальный) водородный электрод, потенциал которого условно равен нулюИзмерения большей частью производят не по отношению к водородному электроду, а к другим более удобным в пользовании (потенциал которых измерен по отношению к водородному электроду), так называемых электродов сравнения. [c.29]

Поскольку непосредственное измерение абсолютных потенциалов на электродах не удается, условились определять электродные потенциалы по отношению к нормальному водородному электроду, потенциал которого принят равным нулю. Учитывая, что каждый гальванический элемент состоит из двух полу элементов, для экспериментального определения потенциала исследуемой пары (например, Zn/Zn2+ и т. д.) берут дополнительно полуэле-мент с водородным электродом и определяют электродвижущую силу этого гальванического элемента. Таким образом, получают относительные данные о силе различных восстановителей и окислителей. [c.118]

Лабораторная работа № 2 03 ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Кафедра физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.03

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Москва 2005 г.

Лабораторная работа № 2.03

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Цель работы: ознакомление с методом конденсации и измерение ЭДС методом компенсации.

ВВЕДЕНИЕ

Для поддержания в цепи постоянного электрического тока необходимо, чтобы на заряды действовали не только электростатические силы, но и силы не электростатического происхождения, называемые сторонними. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему на клеммах источника поддерживается разность потенциалов и в цепи течет постоянный электрический ток.

Величина, численно равная работе, совершаемой сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда в замкнутой цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока

(1)

ЭДС источника тока невозможно непосредственно измерить с помощью обычного вольтметра. Вольтметр (рис. 1) измеряет разность потенциалов на клеммах источника .

Согласно закону Ома для неоднородного участка цепи

, (2)

где   ЭДС источника тока, I  сила тока в цепи, r  внутреннее сопротивление источника тока, то есть разность потенциалов на клеммах источника не равна ЭДС этого источника.

Из уравнения (2) видно, что ЭДС источника тока равна разности потенциалов на клеммах источника (), только тогда, когда сила тока на участке цепи . Это условие реализуется в методе компенсации.

Сущность метода компенсации заключается в том, что измеряемая ЭДС (рис.2) компенсируется (уравновешивается) напряжением на участке потенциометра АВ. В этом случае ток через источник не идет и .

Согласно закону Ома

где  сила тока на участке потенциометра АВ,  сопротивление участка АВ.

Таким образом можно определить при компенсации по формуле:

(3)

Компенсацию достигают, перемещая движок потенциометра В (рис.2) до тех пор, пока гальванометр G не покажет нулевого значения силы тока.

Чтобы не производить для определения измерения силы тока и сопротивления , прибегают к сравнению неизвестной ЭДС с известной . Если включить вместо источника с ЭДС в схему, изображенную на рис. 2, источник с известной ЭДС (нормальный элемент), то сила тока I будет равна нулю при условии:

(4)

Поделив (3) на (4 ), получим:

. (5)

Потенциометр АС изготовлен из однородного провода, сопротивление которого , где L  длина провода, S  площадь поперечного сечения,

  удельное сопротивление. Учитывая это, соотношение (5) можно представить в виде

(6)

где L_x и L_N  длины участков АВ, на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного элемента и нормального элемента  соответственно.

Метод компенсации применим при условии, что падение напряжения на потенциометре больше, чем определяемая ЭДС. Поэтому, кроме источника с неизвестной ЭДС в схему включают источник, ЭДС которого _{(рис. 2)
заведомо больше
,
и в цепь потенциометра для регулирования
силы тока вводят магазин сопротивлений.}

Необходимо также учитывать, что нормальные элементы быстро выходят из строя при пропускании через них больших токов, поэтому в цепь гальванометра вводят дополнительное сопротивление, ограничивающее силу тока через нормальный элемент и гальванометр.

На рис. 3 изображена схема, используемая в настоящей работе для определения ЭДС методом компенсации.

На этом рисунке R₀  магазин сопротивлений, r  сопротивление, ограничивающее силу тока в цепи гальванометра, вмонтированное в ключ точной настройки К₃,  источник тока, питающий потенциометр.  нормальный элемент Вестона (=  1,018 В),  источник тока с неизвестной ЭДС.

В работе предусмотрено определение ЭДС двух неизвестных источников тока и , а также ЭДС этих же источников при их последовательном соединении.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему, изображенную на рис. 3, используя один из неизвестных источников тока и строго соблюдая полярность подключения источников.

2. Ключом К₂ подключить к схеме неизвестный источник тока.

3. Установить сопротивление магазина R₀ в пределах 30  60 Ом

Ключом К₁ подключить источник тока к потенциометру.
Передвигая движок потенциометра найти такое его положение, при котором ток через гальванометр будет равен нулю.

6. Найти более точное положение движка потенциометра, восполь-зовавшись ключом точной настройки К₃. Для этого на короткое время необходимо замыкать ключ К₃ и при этом слегка передвигать движок потенциометра, добиваясь отсутствия тока через гальванометр.

Во избежание выхода из строя гальванометра и нормального элемента не замыкать ключ K₃ надолго, если не достигнута грубая компенсация.

7. Измерить длину участка потенциометра L_x, на котором происходит компенсация ЭДС неизвестного элемента. Результаты измерений занести в таблицу. Повторить измерения не менее трёх раз.

8. Замкнуть ключ К₂ на нормальный элемент и повторить измерения по пунктам 5  7. Значение длины участка потенциометра, на котором происходит компенсация ЭДС нормального элемента занести в таблицу.

9. Подключить к схеме второй источник тока с неизвестной ЭДС и произвести измерения по пунктам 5  7.

10. Соединить последовательно неизвестные источники тока и подключить их к схеме и произвести измерения по пунктам 57.

Обработка результатов измерений

1. Рассчитать средние значения длин участков потенциометра , на

которых происходит компенсация ЭДС неизвестных и нормального элементов.

2. По формуле (6), подставляя в нее средние значения и и = 1,018В, определить средние значения ЭДС неизвестных источников в отдельности

Таблица.

Источники	см	, см	см	, см	, В






+

и соединенных последовательно в батарею.

3. Определить относительную и абсолютную погрешности измерения ЭДС источников тока.

Контрольные вопросы

Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи.
Дайте определение ЭДС источника тока.
Какие силы называют сторонними?
Почему обыкновенным вольтметром невозможно измерить ЭДС источника тока?
В чем заключается метод компенсации?

Литература

Савельев И.В. Курс общей физики, книга 2. Электричество и магнетизм. М.: «Наука». 2003 г.
Детлаф А.А., Яворский В. М. Курс физики. М.: «Высшая школа», 1999 г.
Калашников С.Г. Электричество. M.: Физматлит, 2004 г.
Трофимова Т.И. Курс физики.  М.: «Высшая школа», 2003г.

Ответы | Лаб. 4. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока — Физика, 10 класс

1. Почему вольтметр включают в цепь параллельно потребителю? Что произойдет, если вольтметр включить в цепь последовательно?

Вольтметр включают параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение. Напряжение на измеренном участке и напряжение на вольтметре будет одним и тем же, т.к. вольтметр и напряжение на вольтметре подключены к общим точкам.

Т.к. вольтметр обладает большим сопротивлением, то при его последовательном подключении к электрической цепи увеличится внешнее сопротивление цепи, а, значит, сила тока в цепи значительно уменьшится.

2. Почему сопротивление амперметра должно быть значительно меньше сопротивления цепи, в которой измеряют ток? Что произойдет, если амперметр включить параллельно потребителю?

Поскольку включение амперметра в электрическую цепь не должно изменять силу тока в ней, то сопротивление амперметра должно быть как можно меньше.

Сопротивление амперметра гораздо меньше сопротивления потребителя, поэтому при таком неправильном подключении почти весь ток пойдёт через амперметр. В итоге «зашкалит» и может перегореть, если вовремя не отключить. Такое включение амперметра недопустимо.

3. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различаются?

Потому что у источника питания появляется нагрузка в виде резистора. Вольтметр, подключённый к полюсам источника питания ЭДС источника ε. При подключении нагрузки (резистора) напряжение на источнике будет падать, т.к. источник не идеальный.

4. Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?

Самый простой способ — взять вольтметр с меньшей приборной погрешностью, т.е. более высокого класса точности.

Также повысить точность можно путём совершенствования методики измерения и обработки результатов, таким образом можно уменьшить систематические погрешности.

5. При каком значении КПД будет получена максимальная полезная мощность от данного источника тока? Каким должно быть при этом сопротивление внешней цепи по отношению ко внутреннему сопротивлению источника тока?

Коэффициент полезного действия источника тока определяется как отношение полезной мощности к полной, и зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока. Можно доказать, что КПД оказывается равным 50%.

Измерение ЭДС гальванических элементов

Содержание:

Измерение ЭДС гальванических элементов

Измерение ЭД с помощью гальванических элементов. Прямое изменение Разница потенциалов в конце гальванила Вы можете получить значение с помощью обычного вольтметра Напряжения U не равны ЭД элемента U, они, U a, E. Разница между ED и напряжением обусловлена омами Падение напряжения внутри элемента при прохождении тока Другие эффекты.

Поэтому измерения EDC обычно выполняются Метод компенсации тока • Старый термин Г1®, 1 атмосфера, считался единицей лаванды. B C N Единица давления используется поэтапно с 1 атм = 101,3 кНа. Для NS пересчитать все потенциальные значения и использовать SI: «Перейти к относительному давлению р = р / 101,3. Вы можете увидеть относительное давление () Единица измерения такая же, как и при р 101,3 кПа = i атм.

Элемент близок к нулю. Людмила Фирмаль

По этой причине ED C Противоположный знак и значение от внешнего источника тока Можно регулировать по-разному. Измерения в Гальванометр для регистрации также включен. Ток и вольтметр для измерения напряжения. В данный момент Выходное напряжение внешнего источника тока равно ED C гал Банический элемент (компенсация мгновенного E D C), ток цепи Равен нулю (указатель гальванометра не отклоняется).

Измеренная Терминальное напряжение в этой точке Фактический элемент равен его ЭДС. Проще и меньше Точный метод измерения EDC является прямым измерением Напряжение на клемме гальванического аккумулятора с помощью вольтметра, Высокое омическое сопротивление (болт с высоким сопротивлением Метр).

Метр, ток через элемент маленький, значит он маленький Разница между ЭД и напряжением ячейки. Метод измерения ЭД элемента С очень удобен для экспериментов. Психическое определение термодинамической функции тока Реакция излечения.

Потому что сопротивление болта высокое. Людмила Фирмаль

Смотрите также:

Решение задач по химии

портативные рН-метры да, есть измерение ЭДС, ЭДС-метр

Как правильно искать на сайте, рекомендации

	Пример:	Как не нужно искать
Вводить одно КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО после перехода на страницу поиска по заданному запросу Вы сможите уточнить КАТЕГОРИЮ ТОВАРОВ и БРЕНД/ МАРКУ которые присвоены искомому товару.	электрод индикатор центрифуга дозатор	вместо запроса «комбинированный рН-электрод для измерений в микропланшетах корпус стекло» (!!! Не использовать фразы из нескольких слов / и сложносоставные запросы)
Водить КОРЕНЬ слова без окончаний
Ввести СИНОНИМ (КОРЕНЬ слова синонима)
	оч	вместо запроса «особо чистый»
При поиск “Квалификации химических реактивов” использовать сокращения:	хч	вместо запроса «химически чистый»
Для поиска по “Квалификации химических реактивов” можно перейти к подбору : по характеристикам раздела “Химические реактивы”	чда	вместо запроса «чистые для анализа»
	тех	вместо запроса «технически»
На странице категории воспользоваться “Фильтром характеристик, в каждой категории есть вверху кнопка: Перейти к подбору по характеристикам нажимая на которую страница прокручиваться до списка «Характеристик» данной категории.

Модуль аналогового ввода ЭДС термопар СИЭЛ–1932 — ООО “СИЭЛ”

Модуль аналогового ввода ЭДС термопар СИЭЛ–1932

Описание.

Модуль СИЭЛ–1932 является элементом распределенных систем сбора данных и управления и предназначен для измерения значений ЭДС подключенных термопар (ТП), преобразования напряжения в температуру согласно ГОСТ Р 8.585–2001 и передачу полученных результатов по цифровому последовательному интерфейсу.

К модулю СИЭЛ–1932 могут подключаться термопары следующих типов: R (ТПП), S (ТПП), B (ТПР), J (ТЖК), T (ТМК), E (ТХКн), K (ТХА), N (ТНН), A1 (ТВР), A2 (ТВР), A3 (ТВР), L (ТХК)

Модуль преобразует напряжение в температуру согласно ГОСТ Р 8. 585–2001 в следующих диапазонах:

Тип ТП	Диапазон температур, °С
R (ТПП)	от –50 до 1768,1;
S (ТПП)	от –50 до 1768,1;
B (ТПР)	от 250 до 1820;
J (ТЖК)	от –210 до 1200;
T (ТМК)	от –200 до 400;
E (ТХКн)	от –200 до 1000;
K (ТХА)	от –200 до 1372;
N (ТНН)	от –200 до 1300;
A1 (ТВР)	от 0 до 2500;
A2 (ТВР)	от 0 до 1800;
A3 (ТВР)	от 0 до 1800;
L (ТХК)	от –200 до 800;
M (ТМК)	от –50 до 1768,1.

В модуле осуществляется компенсация температуры холодного спая, измеренной встроенным датчиком, а также контроль исправности подключаемых линий.

Модуль входит в состав комплекса средств технологического контроля (КСТК) СИЭЛ–1900, предназначенного для использования в системах автоматизации промышленного оборудования.

Рабочие условия применения.

Характеристика	Значение
Температура окружающей среды, °С	от -10 до 50
ООтносительная влажность воздуха при температуре 35 °С, %	до 95
Атмосферное давление, кПа	от 84 до 106,7

Технические характеристики.

Количество измерительных каналов………………………………………………………………………………………….. 4.
Диапазон измерения напряжения, мВ………………………………………………………………. от минус 10 до 80.
Допускаемые типы подключаемых ТП: R (ТПП), S (ТПП), B (ТПР), J (ТЖК), T (ТМК), E (ТХКн), K (ТХА), N (ТНН), A1 (ТВР), A2 (ТВР), A3 (ТВР), L (ТХК).

Диапазоны преобразования температур ТП согласно ГОСТ Р 8. 585–2001:

Тип ТП	Диапазон температур, °С
R (ТПП)	от –50 до 1768,1;
S (ТПП)	от –50 до 1768,1;
B (ТПР)	от 250 до 1820;
J (ТЖК)	от –210 до 1200;
T (ТМК)	от –200 до 400;
E (ТХКн)	от –200 до 1000;
K (ТХА)	от –200 до 1372;
N (ТНН)	от –200 до 1300;
A1 (ТВР)	от 0 до 2500;
A2 (ТВР)	от 0 до 1800;
A3 (ТВР)	от 0 до 1800;
L (ТХК)	от –200 до 800;
M (ТМК)	от –50 до 1768,1.

Время измерения одного канала, с, не более……………………………………………………………………. 0,1.
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения напряжения, %……… ±0,05.
Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения напряжения, вызванной изменением температуры окружающей среды на 10°С в диапазоне рабочих температур, %………. ±0,025.
Абсолютная погрешность измерения температуры встроенным датчиком (компенсация температуры холодного спая), °С……….. ±2.

Цифровой последовательный итерфейс:

аппаратная реализация…………………………………………………………………………………… RS4852W.
протокол…………………………………………………………………………………………………….. Modbus RTU.
программируемые значения скорости обмена, кбит/с: ……. 9,6; 14,4; 28,8; 57,6; 115,2; 230,4.
диапазон задания адресов………………………………………………………………………………. от 1 до 247.
максимальное время задержки ответа на запрос от управляющего устройства, мс…………. 1.
длина экранированной витой пары линии связи, м, не более…………………………………… 1200.
максимальное число устройств на линии………………………………………………………………….. 247.

Номинальное напряжение питания, постоянное, В…………………………………………………………………… 24
Диапазон отклонения питающего напряжения, В………………………………………………………. . от 18 до 36.
Потребляемая мощность, Вт, не более…………………………………………………………………………………… 0,75.

Напряжение изоляции между гальванически разделенными цепями – питания, входных и выходных сигналов – между собой и корпусом модуля, В, не менее………………….. 500.
Минимально допускаемое электрическое сопротивление изоляции гальванически разделенных цепей в нормальных условиях, МОм, не менее………………………………………… 20.

Габаритные размеры модуля, мм…………………………………………………………………………………. 23×99×114.
Масса модуля, г, не более………………………………………………………………………………………………………. 100.

Руководство по эксплуатации

Программа для настройки

Обобщенная таблица модулей

Наименование	Характеристики	Особенности	Измеряемые параметры
Серия MC
MC-114	16 дифференциальных каналов ±0,00125 … ±10 В до 102,4 кГц 16 бит	Модуль для высокоточных измерений напряжений	Измерение напряжения, Измерение температур, Измерение давлений
MC-114C	16 каналов 0 … 5 мА; 0 … 20 мА; 4 … 20 мА до 100 кГц 16 бит	Модуль для измерения силы постоянного тока	Измерение давлений, Измерение температур
MC-201	4 канала ±0,02 … ±8,5 В до 64 кГц 16 бит	Модуль измерения динамических сигналов	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций, Измерение акустических шумов
MC-212	4 канала ±16 мВ/В 30 … 7 600 Гц 16 бит	Модуль для работы с тензометрическими датчиками	Измерение давлений, Измерение деформаций, Измерение перемещений
MC-227UP	8 каналов 0 … 100 % 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения относительного сопротивления	Измерение давлений, Измерение перемещений
MC-227R	8 каналов 0 … 10 000 Ом 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения сопротивления постоянному току	Измерение температур, Измерение сопротивления
MC-451	8 каналов 4 … 8 В 0,01 Гц . .. 400 кГц до 200 Гц 16 бит	Модуль для измерения частоты периодического сигнала	Измерение расхода
MC-227K	8/16 каналов -10 … +68 мВ 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения напряжения постоянного тока	Измерение температур
MC-227U	8/16 каналов –2 … +8 /0 … 10 В 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения напряжения постоянного тока	Измерение напряжения
MC-227C	8/16 каналов 0 … 5 мА; 0 … 20 мА 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения силы постоянного тока	Измерение силы тока, Измерение давлений
MC-401	16 каналов 0 … 20 В; 0 … 40 В Время включения: 5 мкс Время выключения: 30 мкс	Модуль ввода цифровых сигналов	Регистрация срабатывания исполнительных механизмов
MC-405	32 канала 0 … 20 В; 0 … 40 В Время включения: 5 мкс Время выключения: 30 мкс	Модуль ввода цифровых сигналов	Регистрация срабатывания исполнительных механизмов
MC-402	16 каналов Время включения: 3 мс Время выключения: 0,5 мс	Модуль вывода цифровых сигналов	Дискретное управление
MC-406	32 канала Время включения: 3 мс Время выключения: 0,5 мс	Модуль вывода цифровых сигналов	Дискретное управление
MC-302	8 каналов ±100 мВ; ±10 В 12 бит	Цифро-аналоговый преобразователь	Аналоговое управление
MC-110	1 канал ±100 мВ; ±10 В 16 бит	Цифро-аналоговый преобразователь	Аналоговое управление
MC-227K11	7/15 каналов -10 … +68 мВ 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения ЭДС термопар	Измерение температур
Серия PXI
MX-224	4 канала 422 Гц . .. 216 кГц ±10 В 24 бит	Универсальный модуль для динамических измерений	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций, Измерение акустических шумов
MX-240	4 канала 422 Гц … 216 кГц ±10 … ±100 000 пКл 24 бит	Модуль для динамических измерений со встроенным усилителем-преобразователем заряда	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций, Измерение акустических шумов
MX-340	4 канала 422 Гц … 216 кГц ±1 мВ … 10 В 24 бит	Модуль для статодинамических тензоизмерений	Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций, Измерение перемещений, Измерение деформаций
MX-310	4 канала 422 Гц … 216 кГц ±100 мВ 24 бит	Модуль для динамических тензоизмерений	Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций
MX-416	16 каналов до 200 Гц 0,01 Гц . .. 400 кГц 16 бит	Модуль для измерения частоты	Измерение расхода
MX-132	32 канала до 5 кГц ±2,5 В … ±10 В 16 бит	Модуль для измерения напряжения и силы постоянного тока	Измерение температур, Измерение давлений, Измерение напряжения
Серия RXI
MR-114	16 каналов ±0,00125 … ±10 В до 102,4 кГц 16 бит	Модуль для высокоточных измерений напряжений	Измерение температур, Измерение давлений, Измерение напряжения
MR-202	4 канала ±10 В до 108 кГц 24 бит	Модуль для измерения динамических сигналов	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления, Измерение акустических шумов, Измерение динамических деформаций
MR-212	4 канала ±16 мВ/В 30 … 7 600 Гц 16 бит	Модуль для работы с тензометрическими датчиками	Измерение давлений, Измерение деформаций, Измерение перемещений
MR-452	8 каналов 4 … 8 В 0,01 Гц . .. 400 кГц до 200 Гц 16 бит	Модуль для измерения частоты периодического сигнала	Измерение расхода
MR-405	32 канала 0 … 20 В; 0 … 40 В Время включения: 5 мкс Время выключения: 30 мкс	Модуль ввода цифровых сигналов	Регистрация срабатывания исполнительных механизмов
MR-302	8 каналов ±100 мВ; ±10 В 12 бит	Цифро-аналоговый преобразователь	Аналоговое управление
ME-230	2 канала ±100 … ±1 000 000 пКл	Усилитель-преобразователь заряда	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления
ME-320	2 канала	Усилитель сигналов тензодатчиков	Измерение динамических деформаций, Измерение давлений, Измерение деформаций, Измерение расхода
ME-808	до 50 В 1 … 6 А	Силовой модуль коммутации	Аналоговое управление
ME-340	2 канала	Нормализатор сигналов индуктивных датчиков	Измерение давлений, Измерение деформаций
MR-227C	8/16 каналов 0 … 5 мА; 0 … 20 мА 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения силы постоянного тока	Измерение давлений, Измерение силы тока
MR-227K	8/16 каналов -10 … +68 мВ 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения напряжения постоянного тока	Измерение температур
MR-227K11	7/15 каналов -10 … +68 мВ 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения ЭДС термопар	Измерение температур
MR-227R	8 каналов 0 … 10 000 Ом 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения сопротивления постоянному току	Измерение температур, Измерение сопротивления
MR-227U	8/16 каналов –2 … +8 /0 … 10 В –20 … +80 /0 … 100 В –60 … +240 /0 … 300 В 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения напряжения постоянного тока	Измерение напряжения
MR-227UP	8 каналов 0 … 100 % 10 … 100 Гц 16 бит	Модуль для измерения относительного сопротивления	Измерение давлений, Измерение перемещений
MR-406	32 канала Время включения: 3 мс Время выключения: 0,5 мс	Модуль вывода цифровых сигналов	Дискретное управление
Серия PC/104
MB-132/134 (MB-142*)	32 канала 0 . .. 10 В 1 000 Гц 16 бит	Модуль для измерения электрического напряжения	Измерение температур, Измерение давлений
MB-045	ОЗУ 64 МБ ППЗУ 8 ГБ	Модуль контроллера	Регистрация срабатывания исполнительных механизмов
MB-023/026	2 порта SpaceWire	Модуль контроллера
MBP-710	18 … 36 В	Источник питания
MB-2082	1 кГц … 512 кГц	Модуль вывода телеметрического кадра
MB-2081	1 кГц … 512 кГц	Модуль ввода телеметрического кадра
MB-2087	2 канала	Модуль для обмена данными МКО
MB-232/234 (MB-152*)	32 канала 30, 60, 120, 240 мВ 16 бит	Модуль для измерения температур	Измерение температур
MB-464/468 (MB-405*)	64 канала 32 канала с индивидуальной гальванической развязкой	Модуль ввода дискретных сигналов
MB-720	16 релейных команд	Модуль управления питанием
MB-2049	6 каналов ввода 4 канала вывода	Модуль интерфейсов ARINC-429
MB-2085	6 каналов 115 200 бит/с	Модуль интерфейсов RS-232, RS-422, RS-485
MB-451	8 каналов 0,01 . .. 50 000 Гц 4 … 8 В/ ±0,2 … ±5 В до 200 Гц/канал	Модуль для измерения частоты	Измерение расхода
MB-214	8 каналов ±2?5 … ±40 мВ/В 50 … 4 800 Гц 16 бит	Модуль для измерения напряжения тензодатчиков	Измерение деформаций
MB-208	8 каналов ±10 В 13,5 … 108 кГц 16 бит	Модуль для измерения динамических параметров	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций, Измерение акустических шумов
MB-2355	8 каналов	Модуль интерфейсов SpaceWire
Серия MS
MS-142	16 каналов ±0,1 … ±10 В до 2 кГц/канал	Модуль для высокоточных измерений напряжения постоянного тока	Измерение температур, Измерение давлений, Измерение напряжения
MS-202	4 канала ±10 В до 108 кГц/канал	Модуль для измерения динамических сигналов	Измерение вибрации и ударов, Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций, Измерение акустических шумов
MS-304	4 канала ±40 мВ 6,25 … 4 800 Гц/канал	Модуль для работы с тензометрическими датчиками	Измерение деформаций, Измерение давлений, Измерение перемещений
MS-685	RS-485	Модуль для подключения внешних измерительных модулей	Дискретное управление
MS-451	8 каналов 4 … 8 В 0,01 Гц . .. 50 кГц до 200 Гц	Модуль для измерения частоты периодического сигнала	Измерение расхода
MS-405	16 каналов 0 … 20 В Время включения: 20 мкс Время выключения: 20 мкс	Модуль ввода цифровых сигналов	Регистрация срабатывания исполнительных механизмов
MS-152	16 каналов 5 … 250 Ом -50 … 950 мВ до 2 кГц/канал	Модуль для измерения сопротивления постоянному току и напряжения постоянного тока	Измерение температур, Измерение сопротивления, Измерение напряжения
MS-340	4 канала 8 … 108 кГц ±1 … ±10 мВ ±10 мВ … ±1 В 24 бит	Модуль для динамических тензоизмерений	Измерение пульсаций давления, Измерение динамических деформаций

Измерения ЭМП, критерии воздействия и дозиметрия — оценка программы экологического мониторинга системы сверхнизкочастотной связи ВМС США

Изучение воздействия электрических и магнитных полей (ЭМП) на организмы включает точную оценку воздействия этих полей и то, что организм получает в результате воздействия. Воздействие – это мера напряженности поля электрического или магнитного поля непосредственно вне организма в течение определенного периода времени.Доза является мерой напряженности поля , индуцированного внутри организма в течение определенного периода времени. В первом разделе этой главы описывается, как IITRI охарактеризовал ЭМП вблизи передающих устройств. В последующих разделах обсуждаются проблемы, связанные с оценкой доз и учетом возможных эффектов, связанных с модуляцией сигнала.

Термин «ЭМП» относится к переменному полю, создаваемому движущимися заряженными частицами. ЭМП характеризуются длиной волны (выражается в метрах) и частотой (выражается в герцах).Длина волны поля, умноженная на его частоту, равна скорости распространения. Полный диапазон частот ЭМП описывается как электромагнитный спектр. Обозначение «чрезвычайно низкочастотный» (ELF) обычно зарезервировано для частот в диапазоне от 3 Гц до 300 Гц. Большинство оборудования, используемого для производства, передачи и распределения электроэнергии в США, генерирует ЭМП с частотой 60 Гц. Система связи ELF ВМФ использует принцип частотной модуляции, называемый манипуляцией с минимальным сдвигом.В этом типе модуляции частота смещается между 72 Гц и 80 Гц (с центром 76 Гц) в зависимости от того, должен ли быть передан код «единица» или «ноль» на подводную лодку (Запотоски и др., 1996 г.). ). Интенсивность электрических полей выражается в вольтах на метр (В/м), а магнитных полей выражается в миллигауссах (мГс). Дополнительная информация предоставлена NIOSH, NIEHS и DOE (1996).

Характеристика электрических и магнитных полей

Для характеристики электрических и магнитных полей вблизи объектов экологического мониторинга IITRI измерил пространственные и временные характеристики следующих полей:

Магнитное поле в воздухе и на земле, создаваемое электрический ток в антенне и клеммах заземления.
Электрическое поле в земле, представляющее собой сумму полей, индуцированных магнитным полем, и тока, протекающего от заглубленных заземляющих клемм.
Электрическое поле в воздухе, возникающее из-за разности электрических потенциалов между антеннами и землей или создаваемое как побочный продукт электрического поля в земле.
Статическое геомагнитное поле Земли.

IITRI предоставил следующие размеры ЭМП вблизи передающих устройств (см. используемые инструменты):

ТАБЛИЦА 2-1

Инструменты, используемые IITRI для измерения ЭМП.

1.: Окружающая среда 60 Гц результирующая ¹ ЭМП над землей.
2.: Немодулированные результирующие ЭМП 76 Гц над землей.
3.: Модулированные результирующие ЭМП 76 Гц над землей.
4.: Среднеквадратические значения гармоник ЭМП 60 Гц и 76 Гц над землей.
5.: Разность потенциалов земли в двух ортогональных направлениях и, на основании этого, результирующее электрическое поле в земле.

Возможность измерения магнитных полей низкого уровня зависит, среди прочего, от чувствительности прибора, используемого для анализа напряжения зонда магнитного поля. Согласно IITRI, оборудование для измерения магнитного поля было откалибровано путем измерения выходного напряжения датчика магнитного поля, помещенного в магнитное поле силой 100 мГс (Haradem et al., 1994). В нем утверждается, что эта калибровка действительна при меньших уровнях поля на основании того факта, что датчик, построенный исключительно из пассивных компонентов, как известно, имеет выходной сигнал, линейный по отношению к напряженности поля.Наименьшая полномасштабная чувствительность прибора IITRI (Hewlett-Packard 3581A) составляла 0,1 мкВ, что соответствует уровню магнитного поля около 0,2 мГс. Ожидается, что измерения, намного более низкие, чем это (около 0,02 мГ или ниже), не будут очень точными. К счастью, наиболее важные зарегистрированные уровни, использованные при создании участков обработки и контроля, а также при анализе экологических данных, были намного выше этих уровней и, как ожидается, будут точными представлениями магнитных полей. Однако сообщаемые уровни полей, такие как 0. Ожидается, что 0002 мг не будут точными.

Чтобы исключить возможность загрязнения экологических исследований гармониками или взаимодействиями между частотами линии электропередач и частотами антенны СНЧ, был измерен спектр зависимости напряженности поля от частоты. Было обнаружено, что все нежелательные сигналы по крайней мере на 30 дБ ниже уровня частот антенны СНЧ, и поэтому было сочтено, что они не мешают экологическим исследованиям. Сообщается, что среднеквадратические значения гармоник электрических и магнитных полей частотой 60 Гц и 76 Гц над землей либо ниже уровней обнаружения, либо «настолько низки, что их нельзя считать помехой».Спектры, измеренные IITRI на антенных клеммах с выключенным передатчиком и с включенным передатчиком, дают данные об окружающих полях 60 Гц и полях 76 Гц (Дж. Р. Гаугер, IITRI, письмо в Управление проекта систем связи ВМС США, 23 декабря). , 1985).Хотя представленные спектральные данные относятся к наблюдениям за один день (11 декабря 1985 г.), они подтверждают приведенное выше утверждение. доверие к качеству наблюдений.Несколько явных ошибок в метках на спектрах согласуются с проблемами натурных наблюдений и легко устраняются. Однако таких ошибок было относительно мало.

Критерии воздействия для выбора места

Любой источник электрических и магнитных полей (например, передающие устройства сверхнизкой частоты и антенны) создает поля практически везде. По мере удаления от источника напряженность поля становится ниже либо из-за расстояния, либо из-за ослабления из-за препятствий (в случае электрических полей).Однако тогда человек будет двигаться к другим источникам, и генерируемые ими ЭМП будут увеличиваться по интенсивности по мере приближения. Поэтому невозможно выбрать место управления, где нет воздействия ЭМП СНЧ, генерируемого передающими средствами и антеннами ВМФ. Можно только выбрать места, которые имеют разные уровни воздействия ЭМП, генерируемого антеннами, и других источников, таких как линии электропередач.

IITRI помог исследователям выбрать участки для программы экологического мониторинга, определив, относятся ли они к категории лечения или контроля. Конкретные критерии, используемые для определения того, был ли участок лечебным или контрольным, были следующими:

, где T(76 Гц) — облучение лечебного участка из-за системы связи ELF, T(60 Гц) — облучение лечебного участка из-за от линий электропередач, C(76 Гц) — воздействие на контрольную точку из-за системы связи ELF, а C(60 Гц) — воздействие на контрольную точку из-за линий электропередач.

Другими словами, интенсивность ЭМП 76 Гц в месте лечения должна была в 10 раз превышать интенсивность ЭМП 76 Гц в контрольной зоне.Кроме того, как на лечебных, так и на контрольных участках интенсивность ЭМП 76 Гц от антенн должна была в 10 раз превышать интенсивность ЭМП 60 Гц от близлежащих линий электропередач. Наконец, отношение интенсивностей полей частотой 60 Гц в пункте обработки и контроля должно быть в пределах от 0,1 до 10. Эти критерии применялись к ЭМП в воздухе и на земле при работе на полной мощности соответствующей передающей антенны. . Однако не было априорных доказательств того, что уменьшение воздействия на одну десятую должно привести к уменьшению на одну десятую (или меньше) эффекта, который можно было бы наблюдать при полном воздействии.

Изменение интенсивности поля в зависимости от расстояния означает, что каждое место подвергается воздействию пространственного градиента интенсивности, а не равномерной интенсивности по всему участку. Поэтому участки были классифицированы в соответствии с ежегодными измерениями, проводимыми в одной и той же точке каждый год.

Чтобы изолировать эффекты ЭМП КНЧ, парные участки лечения и контроля должны были быть как можно более похожими в отношении экологических переменных, включая почвы, листву, обилие видов и температуру, в зависимости от направленности исследования.Например, для исследования водно-болотных угодий в качестве участков обработки и контроля требовались аналогичные болота, тогда как для исследования насекомых-опылителей требовались участки с одинаковым обилием цветов. Несколько исследовательских групп столкнулись с трудностями при определении пар мест, которые соответствовали бы критериям воздействия и экологическим критериям, как обсуждалось в главе 3.

Данные о воздействии, предоставленные исследователям

и электрические поля в земле. IITRI предоставил группам экологического мониторинга обширные данные о конкретных измерениях ЭМП КНЧ на каждом участке. Цель этих измерений состояла в том, чтобы позволить группам мониторинга определить показатели воздействия для различных частей участков обработки и попытаться связать показатели с соответствующими показателями экологического воздействия.

IITRI также предоставил данные о времени включения и выключения передатчика группам экологического мониторинга. Эти данные могут быть использованы для определения того, действительно ли место, охарактеризованное как место лечения, подвергалось воздействию ЭМП СНЧ от антенны в какое-либо конкретное время.Это важно, потому что передатчик не был включен постоянно, а место лечения подвергается воздействию только тогда, когда передатчик включен.

Использование формул для прогнозирования электрических и магнитных полей

Электрические и магнитные поля могут быть охарактеризованы либо физическими измерениями, либо теоретически, хотя оба метода сопряжены с трудностями. Физическое измерение напряженности поля может быть затруднено из-за ограничений измерительного оборудования и градиентов напряженности поля, вызванных расстоянием от источника и изменениями рельефа местности.Такие поля часто слишком сложны, чтобы их можно было адекватно охарактеризовать с помощью простых формул. Магнитное поле частотой 76 Гц было относительно устойчивым и могло быть хорошо охарактеризовано в пространстве с помощью простых формул. Однако для характеристики электрических полей были необходимы физические измерения. Пространственная зависимость электрических полей в земле не могла быть предсказана с помощью простых формул из-за пространственной изменчивости проводимости земли. Кроме того, имелись (обычно скромные) временные колебания из-за ежедневных и годовых изменений электропроводности Земли.Необходимо было провести тщательные исследования пространственных и временных изменений электрических полей Земли. Электрическое поле в воздухе имеет характеристики, которые находятся между характеристиками магнитного поля и электрического поля в земле. На открытой местности с ровным рельефом это поле хорошо характеризуется простыми формулами. Однако при наличии препятствий, таких как деревья, электрические поля в воздухе рассчитать сложно, и измерения дают только моментальные снимки, поскольку поле переменное.Например, ветер, движущийся сквозь листву, вызывает изменчивость электрических полей в воздухе.

IITRI предоставил несколько формул, которые можно использовать для расчета ЭМП СНЧ вблизи антенн. Не все ограничения этих формул были указаны в отчетах, полученных комитетом. Авторы правильно указали, что формулы подходят только для точек поля на поверхности земли и вблизи антенн. Однако есть и другие ограничения.Во-первых, все формулы ограничены квазистатическим диапазоном частот, поэтому все соответствующие расстояния должны быть существенно меньше длины волны в земле. Во-вторых, каждый предполагает идеальную плоскую однородную землю. Некоторые из этих предположений верны, другие нет и исключают использование формул. Например, разумно рассчитать магнитные поля (либо в воздухе, либо в земле) с помощью простого закона Био-Савара, предоставленного IITRI, если известен ток антенны (какой он есть). Но обычно неверно предполагать, что проводимость земли однородна или не зависит от времени, для расчетов электрических полей в земле. Если необходимо учитывать изменения электропроводности в зависимости от глубины или горизонтального положения, формула, приведенная IITRI, недействительна. Фактически было обнаружено, что электропроводность существенно различалась на некоторых исследуемых участках и зависела от условий окружающей среды и, следовательно, от времени года. Вот почему следует быть очень осторожным в использовании этой формулы и почему необходимы дополнительные измерения электрических полей в земле.Осторожность, требуемая при использовании формулы для электрических полей в воздухе, находится между этими крайностями. Для однородной ровной местности без препятствий приведенные формулы удовлетворительны (при условии, что напряжение антенны известно). Однако в роще поля сильно искажены, и формула, предложенная IITRI, бесполезна.

Из формул, предоставленных IITRI, только формула магнитного поля широко использовалась исследователями. Эта формула использовалась только при попытке интерполировать магнитные поля в точках в пределах исследуемых участков.Для изучения горной флоры были проведены измерения магнитного поля частотой 76 Гц в нескольких точках вблизи висконсинской антенны. сравнивает измеренные с расчетными полями для высоты антенны 13,7 м и тока антенны 150 А. Измеренные и расчетные значения согласуются достаточно хорошо.

ТАБЛИЦА 2-2

Сравнение измеренных и рассчитанных магнитных полей.

К сожалению, IITRI не сообщил об измерениях напряжения между антенной и землей, которые можно было бы использовать для подтверждения результатов измерений электрических полей в воздухе.Однако это напряжение можно оценить следующим образом. Согласно Диллу (1984), одним из критериев проектирования клемм заземления было достижение максимального общего сопротивления заземления 6 Ом для обоих заземлений. На основании этого числа и предположения, что сопротивление антенны намного меньше сопротивления земли, напряжение антенны-земли при полном токе (150 А) составляет 900 В. Согласно формуле, предоставленной IITRI, электрическое поле в воздухе непосредственно под антенной будет около 25 В/м.Измеренное электрическое поле под антенной для исследований мелких млекопитающих и гнездящихся птиц составляло 10-40 В/м. Из этого результата и теоретических оценок можно сделать вывод, что измерения находятся в разумном согласии.

Дозиметрия

Как указано выше, величины ЭМП, относящиеся к взаимодействию КНЧ с биологическими системами, представляют собой экспозицию (напряженность поля непосредственно вне организмов в течение определенного периода времени) и дозу (индуцированное поле внутри организмов в течение периода времени) времени).Последние величины могут быть выражены через напряженность индуцированного электрического поля, напряженность магнитного поля и индуцированный ток или плотность тока. Дозиметрия включает оценку величины и распределения индуцированных полей и токов в биологических организмах, подвергающихся воздействию ЭМП КНЧ. Индуцированные поля и токи являются не только функциями наложенных извне ЭМП, но и определяются свойствами ЭМП и геометрией подвергаемого воздействию организма и любых близлежащих объектов. Не следует ожидать, что такие индуцированные поля и токи на КНЧ будут составлять дозу.

Дозиметрические измерения индуцированных полей и токов не входили в план исследования. Тем не менее, чтобы получить некоторые данные об относительной силе индуцированных электрических полей в различных биотах, подвергшихся воздействию ЭМП частотой 76 Гц, комитет провел ряд анализов с использованием простых моделей, которые служат в качестве показателя индуцированных полей внутри организма. Среда воздействия КНЧ-ЭМП была охарактеризована на контрольных и лечебных участках посредством периодических обследований. Эта среда включала поля с частотой 76 Гц, создаваемые системой связи ELF, поля с частотой 60 Гц от линий электропередач и магнитное поле Земли.Поскольку длина волны 76 Гц намного длиннее самого длинного измерения организма, квазистатическая теория поля может быть надлежащим образом применена для расчета индуцированного электрического поля внутри тела организма (Майклсон и Лин, 1987).

Вкратце, результаты расчетов показывают, что индуцированные электрические поля у насекомых, птиц и мелких позвоночных довольно низки при воздействии внешних электрических полей до 5000 мВ/м и магнитных полей до 50 мГс. Напротив, электрические поля, создаваемые в лиственных насаждениях теми же ЭМП, могут быть значительными.Расчеты, основанные на этих простых моделях, показывают, что поле, создаваемое вертикально ориентированным электрическим полем в 25-метровом дереве, может достигать 5000 мВ/м, а поле, создаваемое горизонтально ориентированным магнитным полем, — 29,8 мВ/м. Сила приложенного или падающего электрического поля будет уменьшаться по мере удаления от провода антенны и из-за экранирования. Однако напряженность магнитного поля будет ослабевать вдали от антенного провода только на расстоянии. Поэтому на больших расстояниях от антенны поле, индуцированное в древостоях горизонтальным магнитным полем, может стать доминирующим фактором в результирующей дозе.(Более подробную информацию см. в Приложении B.)

Исследователей, участвующих в программе экологического мониторинга, не просили оценить дозы, полученные биотой от передающих антенн КНЧ ВМФ. Только исследователи, занимавшиеся изучением горной флоры, пытались это сделать. Поскольку по дозиметрии не было достаточной информации, комитет решил, что невозможно экстраполировать результаты программы мониторинга на другие ситуации, которые могут быть сопоставимы с условиями облучения.

Различия между немодулированными сигналами 60 Гц и модулированными сигналами 76 Гц

Как упоминалось ранее, электрические и магнитные поля сверхнизких частот, генерируемые антеннами системы связи, частотно модулированы между 72 и 80 Гц (с преобладающей частотой 76 Гц). ), в отличие от ЭМП линий электропередач, которые не модулируются на частоте 60 Гц. К сожалению, мало информации о различиях между эффектами модулированных и немодулированных частот. Большинство исследований, предпринятых за последние 25 лет для понимания биологических эффектов низкочастотных ЭМП, были сосредоточены на воздействии немодулированных ЭМП на частотах сети 50-60 Гц (см. , например, Anderson 1990; ORAU 1992; Tenforde 1996; OTA 1989; NRC 1997).Было проведено мало исследований влияния модулированных сигналов частотой 76 Гц, создаваемых системой связи ELF.

Выводы относительно измерений ЭМП

IITRI проделал хорошую общую работу по характеристике электрических и магнитных полей сверхнизких частот вблизи мест обработки и контроля. В тех случаях, когда становилось очевидным, что требуется дополнительная информация, IITRI реагировал и проводил дополнительные измерения. Конкретные выводы следующие:

Несмотря на то, что были некоторые незначительные вопросы по поводу конструкции прибора, похоже, что связанные с этим ошибки были небольшими и не привели бы к изменению выводов IITRI относительно данных измерений.
Хорошо охарактеризованы пространственные и временные вариации магнитных полей над землей вблизи участков обработки и контроля.
Хорошо охарактеризованы пространственные и временные вариации электрических полей над землей на открытых площадках вблизи очистных и контрольных участков.
В защищенных зонах, таких как деревья, необходимы более обширные измерения. По запросу их предоставили.
Электрические поля в земле зависят от локальной проводимости земли, поэтому для их характеристики требуются более тщательные измерения.По запросу IITRI предоставил инженерную поддержку для этих измерений.
Электрические поля Земли исследованы в свете ежегодных изменений электрических характеристик Земли. Большинство вариаций были скромными, но в этих полях происходили ежедневные и годовые изменения.

1: “Результат” определяется следующим образом. Среднеквадратичные (среднеквадратические) величины трех прямоугольных составляющих поля определяются либо измерением, либо расчетом.Для полей, которые изменяются синусоидально во времени, среднеквадратичное значение каждого компонента представляет собой величину от нуля до пика, деленную на квадратный корень из 2. Результатом является квадратный корень из суммы квадратов этих трех среднеквадратичных значений.
2: Сигнал 60 Гц линии электропередач на 30 дБ ниже сигнала передатчика 76 Гц; а самая сильная гармоника частоты линии электропередач (300 Гц) не менее чем на 60 дБ ниже сигнала передатчика. Спектры показывают гармоники частоты окружающего электроснабжения до 17-й гармоники и частоты передатчика до 11-й гармоники.Гармоники передатчика ниже основной на 35 дБ при 216 Гц и 240 Гц, на 50 дБ при 144 Гц и 160 Гц и на 55 дБ при 360 Гц и 400 Гц.

Измерения ЭМП, критерии воздействия и дозиметрия — оценка программы экологического мониторинга системы сверхнизкочастотной связи ВМС США

Изучение воздействия электрических и магнитных полей (ЭМП) на организмы включает точную оценку воздействия этих полей и того, что организм получает в результате воздействия.Воздействие – это мера напряженности поля электрического или магнитного поля непосредственно вне организма в течение определенного периода времени. Доза является мерой напряженности поля , индуцированного внутри организма в течение определенного периода времени. В первом разделе этой главы описывается, как IITRI охарактеризовал ЭМП вблизи передающих устройств. В последующих разделах обсуждаются проблемы, связанные с оценкой доз и учетом возможных эффектов, связанных с модуляцией сигнала.

Термин «ЭМП» применяется к переменному полю, создаваемому движущимися заряженными частицами. ЭМП характеризуются длиной волны (выраженной в метрах) и частотой (выраженной в герцах). Длина волны поля, умноженная на его частоту, равна скорость распространения. Полный диапазон частот ЭМП описывается как электромагнитный спектр. Обозначение «чрезвычайно низкая частота» (ELF) обычно зарезервировано для частот в диапазоне от 3 Гц до 300 Гц. Большинство оборудования, используемого для генерации , передача и распределение электроэнергии в США генерирует ЭМП с частотой 60 Гц.Система связи ELF ВМФ использует принцип частотной модуляции, называемый манипуляцией с минимальным сдвигом. В этом типе модуляции частота смещается между 72 Гц и 80 Гц (с центром 76 Гц) в зависимости от того, должен ли быть передан код «единица» или «ноль» на подводную лодку (Запотоски и др. , 1996 г.). ). Интенсивность электрических полей выражается в вольтах на метр (В/м), а магнитных полей выражается в миллигауссах (мГс). Дополнительная информация предоставлена NIOSH, NIEHS и DOE (1996).