3.Визначення крокової напруги

Для визначення потенціалів у заданих точках поверхні рідини (землі) щуп занурюють у рідину на глубину близько 0,5 см, перемикач діапазонів виміру вольтметра ставлять в положення “300 мВ”, що буде відповідати 30 В нижньої шкали приладу і подають на електроди напругу 20 В. Якщо покази вольтметра будуть менші 10 В, то перемикач діапазонів виміру ставлять в положення “100 мВ”, і відлік показів роблять по верхній шкалі.

При цьому координата точки спостереження, в якій знаходиться щуп, фіксується на папері через пантограф.

Переміщуючи щуп у точки рідини, що мають задані потенціали, одержують безпосередньо на папері картину еквіпотенціальних ліній, по яких визначають крокову напругу в різних місцях на поверхні землі.

Внаслідок того, що для розглянутих умов картина поля на поверхні землі симетрична, то обмежуються визначенням потенціалів лише в одному квадранті координатної системи. Так як в досліді використовується знижена напруга, то роблять перерахування прийнятої допустимої величини крокової напруги U_к на його значення в досліді при напрузі на заземлювачі, рівній 20 В за формулою:

(3.2)

де U_к.д – крокова напруга в досліді, В;

U – подана на електрод напруга, В;

U_н – напруга на електроді, В;

U_к – прийнята допустима величина напруги кроку (U_н і U_к задаються викладачем), В.

Потім визначають питомий опір рідини, при якому отримані значення крокової напруги. Для цього спочатку знаходять загальний опір (Ом) рідини:

(3.3)

де U – напруга на електродах (за показами вольтметра), В;

I – струм, що проходить через рідину (за показами міліамперметра), А.

Тоді значення питомого опору (Омсм) рідини:

(3.4)

де R_з – загальний опір рідини електричного струму, Ом;

r₀ – радіус електрода – заземлювача, см (r₀=0,5 см).

Для визначення потенціалу першої точки на поверхні рідини щуп розміщують поблизу заземлюючого електрода і через пантограф фіксують цю точку на папері. Далі, переміщуючи щуп вздовж стінки бака, знаходять таку другу точку, щоб різниця потенціалів між першою та другою точками була рівною величині перерахованої крокової напруги U_к.д. Отриману точку фіксують на папері.

Для кожної величини потенціалу визначають положення декількох точок, переміщуючи щуп від однієї стінки бака до іншої. З’єднавши вищевказані точки, одержують еквіпотенціальну лінію.

Так само будують ряд еквіпотенціальних ліній з інтервалами U_к.д, закінчуючи їхню побудову лінією з нульовим потенціалом. В результаті одержують еквіпотенціальні лінії зони розтікання струму.

Далі визначають масштаб між відстанню від електрода-заземлювача до точки з нульовим потенціалом у баці лабораторної установки з рідиною і відстанню від заземлювача до еквіпотенціальної лінії прийнятою рівною 20 м, з нульовим потенціалом в полі розтікання струму замикання на землю. Для цього щуп пересувають вздовж стінки бака доти, поки змінюються покази вольтметра. При досягненні щупом точки, в якій покази вольтметра стають рівними нулю, вимірюють відстань від електрода-заземлювача до цієї точки. Виміряна відстань L (cм) буде відповідати відстані 20 м в умовах розтікання струму замикання на землю.

За отриманими даними визначають довжину кроку (см) людини в умовах досліду при розрахунковій довжині кроку на поверхні землі, прийнятої рівною 0,8 м

(5)

де L – відстань від електрода-заземлювача до точки, в якій покази вольтметра стають рівними нулю, см.

На графіку еквіпотенціальних ліній в полі розтікання струму замикання на землю довжину кроку l_к.г (см) визначають з урахуванням масштабу пантографа:

(3.6)

Потім вимірюють потенціали в точках, розташованих на різних відстанях від електрода-заземлювача, і роблять перерахування потенціалів, отриманих в умовах досліду (_пд) на їхні значення в умовах розтікання струму замикання на землю (_п):

(3.7)

де _п – потенціал n-ої точки поверхні землі в умовах розтікання струму замикання на землю;

_з – потенціал заземлювача в умовах розтікання струму замикання на землю;

₀ – потенціал електрода-заземлювача в досліді;

_пд – потенціал n-ої точки поверхні рідини в досліді.

Одержані результати заносять в табл.3.1. За даними цієї таблиці будують криву розподілу потенціалів в зоні розтікання струму замикання на землю і визначають крокові напруги на різних відстанях від заземлювача.