Вопрос эластичности…
Н. — Любознайкин, но это совсем не годится! Ты говоришь мне о металлической детали…
Л. — Необязательно, это только наиболее распространенный случай.
Н. — Если бы ты сказал мне о резине, я охотно допустил бы, что она деформируется под воздействием силы, но о металле этого сказать нельзя.
Л. — Первая новость! Посмотри на этот металлический стержень; он совершенно прямой, если его держать вертикально. А теперь я перевожу его в горизонтальное положение и один конец зажимаю в тисках; ты видишь, что стержень прогнулся. Теперь ты вынужден признать, что расположенные сверху волокна металла удлинились, а расположенные внизу — укоротились.
Н. — Тебе не следовало говорить мне этого! Теперь, проходя по мосту, я всегда буду думать, что детали его настила удлиняются под моим весом.
Л. — До тех пор, пока ты не заставишь их превысить предел эластичности, их удлинение остается строго пропорциональным вызывающей его силе, и опасаться совершенно нечего. Мост рассчитан на большие нагрузки. А кроме того, к счастью для нашего датчика, провод которого без риска обрыва может удлиниться не больше чем на долю процента, удлинение изучаемой детали очень мало.
Н. — Допускаю, но меня беспокоит другое: ты мне сказал, что изменение величины сопротивления не превышает 0, 5%, а такое ничтожное изменение несомненно нельзя заметить на стрелке омметра.
Измерение малых изменений сопротивления
Л. — Разумеется, поэтому в этом случае пользуются не омметром. Измерения производят с помощью схемы, наводящей ужас на многих студентов последних курсов, ибо они не понимают простоты — моста Уитстона.
Н. — О, опять этот ужас! Я никогда не понимал этого отвратительного сооружения: кошмарная история четырех уравнений с четырьмя неизвестными…
Л. — Мы поступим иначе. Посмотри на схему, изображенную на рис. 13. Что это такое?
Рис. 13. Мост Уитстона состоит всего лишь из двух делителей напряжения. Напряжение между точками А и В равно нулю, когда мост сбалансирован Uх = UQ.
Н. — Здесь нет ничего таинственного: батарея и два делителя напряжения.
Н. — Хм… давай посмотрим. Кажется, я догадался, если воспользоваться схемой, представленной на рис. 5, то получим:
Л. — Хорошо, но можешь ли ты назвать величины напряжений Ux и UQ?
Н. —До сих пор я уследил за тобой…
Л. — Вот и хорошо, а теперь остановись, расчеты закончены. Только что полученное выражение представляет собой условие равновесия (баланса) моста Уитстона, показывающее, что в нашей схеме (а она и есть мост Уитстона) Uх = U Q. ЭТО подтверждается тем, что чувствительный вольтметр, включенный между точками Л и В, показывает нуль.
1 В учебных заведениях Франции пользуются 20-бальной системой опенок (Прим. перев. ).