Elemen Normal Weston — Standar Tegangan dan Referensi Tegangan dalam Metrologi

Jenis utama dan satu-satunya contoh pengukuran EMF saat ini, mereka adalah elemen normal, jenuh dan tidak jenuh (disebut kadmium).

Item "normal" yang paling umum adalah:

• unsur merkuri-kadmium Weston;

• unsur amalgam merkuri-seng Clark;

• Unsur biasa seng rutin.

Unsur jenuh normal pertama diciptakan oleh ahli kimia Amerika Edward Weston (1850-1936). Pada tahun 1908 unsur-unsur ini diadopsi untuk digunakan dalam tujuan metrologi.

Sel jenuh normal terdiri dari cangkang kaca berbentuk H yang diisi dengan zat tertentu di dalamnya, disegel di ujung atas, dan dengan kabel platinum yang disolder ke bagian bawah setiap elektroda cabangnya.

Diagram elemen normal oleh Edward Weston

Cabang "positif", yang memiliki dua penyempitan di bagian bawahnya, memiliki isian sebagai berikut: 1 — merkuri (hingga penyempitan pertama); 2 — pasta depolarisasi yang terdiri dari campuran kristal hancur kadmium sulfat CdSO4 8/332O dan merkuri sulfat Hg2SC4; 3 — kristal kadmium sulfat.

Cabang "negatif" memiliki isian: 4 - amalgam kadmium (12% kadmium, 88% merkuri) dan 3 '- kristal kadmium sulfat, seperti pada cabang positif.

Bagian tengah dari dua cabang diisi dengan larutan jenuh kadmium sulfat - 5.

Penyempitan yang dibuat di bagian bawah kedua cabang bejana berfungsi untuk mencegah tercampurnya bagian-bagian penyusun elemen pengisi jika terjadi goncangan.

Dengan memperhatikan secara ketat teknologi produksi yang ditetapkan, dimungkinkan untuk mendapatkan elemen normal (jenuh) dengan tingkat keseragaman yang tinggi dalam hal sifat pengukurannya.

Nilai EMF elemen Weston normal cocok dalam batas yang sangat sempit - dari sekitar 1,0185 V hingga 1,0187 V pada suhu elemen sama dengan + 20 ° C, mis. perbedaan dalam EMF elemen individu tidak melebihi 200 μV.

Properti yang sangat penting dari sel Weston normal adalah stabilitas tinggi nilai EMF dari setiap sel individu dalam kondisi penyimpanan dan penggunaan yang tepat. Nilai EMF elemen normal dapat tetap tidak berubah selama bertahun-tahun dengan akurasi beberapa puluh mikrovolt.

Nilai EMF elemen normal cukup kuat, tetapi secara alami tergantung pada suhu.

Elemen jenuh normal memiliki resistansi internal 500 — 1000 Ohm dan dalam keadaan apa pun tidak boleh dimuat dengan arus lebih besar dari 1 μA, jika tidak, nilai EMF mereka dapat menjadi tidak stabil.

Tidak mungkin, misalnya, mengukur EMF elemen normal menggunakan voltmeter, karena voltmeter harus memiliki resistansi internal setidaknya beberapa megohms. Saat Anda memasang voltmeter dengan resistansi lebih rendah, elemen normal akan gagal.

Unsur normal tak jenuh dalam strukturnya berbeda dari jenuh terutama hanya pada suhu di atas + 4 ° C larutan kadmium sulfat di dalamnya tidak jenuh, tidak ada kristal bebas.

Juga, karena elemen tak jenuh dimaksudkan terutama untuk meter portabel, gabus tipis dimasukkan ke bagian dalam kotak kaca di dekat permukaan amalgam kadmium di satu cabang dan pasta depolarisasi di cabang lainnya. Karena porositasnya, sumbat ini tidak menghalangi proses elektrolitik di dalam sel dan pada saat yang sama mencegah pencampuran komponen sel, bahkan saat sel dibalik.

Unsur tak jenuh berbeda dari unsur jenuh dengan sifat pengukurannya:

• ketergantungan suhu EMF secara signifikan lebih rendah, hanya 2 — 3 μV per 1 ° C, mis. 15 — 20 kali lebih kecil dari elemen jenuh, yang merupakan keunggulan utama mereka;

• nilai EMF sedikit lebih tinggi: 1,0185 — 1,0195 V pada 20 ° C dan resistansi internal lebih rendah;

• stabilitas EMF yang jauh lebih rendah, terutama dalam kondisi penggunaan regulernya;

• beban arus yang diizinkan lebih tinggi - hingga 10 μA - karena persyaratan yang lebih rendah untuk keakuratan reproduksi nilai EMF.

Menurut GOST, elemen jenuh diproduksi dalam dua kelas - I dan II, elemen tak jenuh diproduksi sebagai elemen kelas III.

Elemen kelas I harus tertutup dalam selubung logam berlubang dan dibiarkan terendam dalam bak berisi minyak trafo kering untuk menyamakan suhu cabang elemen.

Barang Kelas II harus tertutup dalam selubung kayu atau plastik dan memungkinkan suhu di dalam selubung diukur dengan termometer.

Elemen tak jenuh Kelas III harus dibungkus dalam selubung plastik atau logam dengan bentuk khusus, dengan pengaturan khusus sekrup jepit yang disesuaikan untuk memasang elemen ini dalam instrumen dan instrumen pengukur portabel atau stasioner.

Selain tindakan pencegahan di atas yang diperlukan saat menggunakan elemen Kelas I dan II normal, sejumlah kondisi lain harus diperhatikan; jangan pindahkan dari satu tempat ke tempat lain dan jangan terkena benturan, berguling, jangan gunakan lebih cepat dari beberapa hari setelah dipindahkan atau setelah fluktuasi suhu yang tiba-tiba.

Selama operasi, elemen normal Weston harus dilindungi secara khusus dari pemanasan atau pendinginan cabang yang tidak merata - di bawah pengaruh sinar matahari, pemanas di dekatnya, atau jendela dingin di musim dingin.