板式电位差计测量电源电动势(推荐)

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1、板式电位差计测量电源电动势实验者：赵建刚指导老师：尹会听（班级学号，联系号：A09建环090302124，653495）【摘要】通过学习板式电位差计的工作原理、结构特点和操作方法，观测电位差计的灵敏度，正确使用标准电势与待测低电势仪器、直流稳压电源和直流检流计等仪器，测量待测低电势的电势，通过这些仪器，可以精确地测量待测电源的电动势。板式电位差计正是应用补偿原理，使留过电池内部的电流为零，而又能测定电池的电动势；而且测定的结果仅依赖于精确度极高的标准度极高的标准电池以及高灵敏度检流计，因而测量准确度很高。【关键

2、词】板式电位差计，补偿原理，电阻丝单位长度上的电压降(伏/米)，一、引言一般我们测量电池的电动势是直接将电压表并联到电池两端，这样会使电流通过电池的内部。由于电池有内阻，在电池内部不可避免地存在电压降,因而电压表指示值只是电池的端电压。显然，只有当时，电池两端的电压才等于电动势。电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。二、设计原理电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电

3、压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流通过电源的内部。由于电源有内阻，在电源内部不可避免地存在电位降，因而电压表的指示值只是电源的端电压（）的大小，它小于电动势。显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流为零。此时，电源的端电压才等于其电动势。1.补偿原理如图1所示，把电动势分别为、和检流计联成闭合回路。当时，检流计指针偏向一边。当时，检流计指针偏向另一边。只有当=时，回路中才没有电流，此时，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势

4、处于补偿状态。反过来说，若，则=。图1补偿电路2.板式电位差计的工作原理如图2所示，为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流；由待测电源、检流计、电阻丝构成的回路称为测量回路;由标准电源、检流计、电阻丝构成的回路称为定标（或校准）回路。调节总电流的变化可以改变电阻丝单位长度上电位差的大小。、为上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。图2板式电位差计原理图1)预设当直流电源接通，既不与接通、又不与接通

5、时，流过的电流和两端的电压分别为（1）（2）式中为直流电源的总电阻。当电键倒向时，则两点间接有标准电源和检流计。适当移动和点的位置以改变。当时，检流计的指针指零，标准电池无电流流过，此时就是标准电池的电动势，电位差计达到了平衡。令、间长度为，因为电阻丝各处粗细均匀、电阻率都相等，则电阻丝单位长度上的电压降为。2）测量在保证工作电流不变的条件下，将拨向，则两点间的换接了待测电源，由于一般情况下，因此检流计的指针将左偏或右偏，电位差计失去了平衡。此时如果合理移动和点的位置以改变，当时，电位差计又重新达到平衡，使检流

6、计的指针再次指零。令、两点之间的距离为，则待测电池的电动势为所以，调节电位差计平衡后，只要准确量取值就很容易得到待测电源的电动势。三、设计方案1．测量待测电池的电动势（1）熟读有关标准电池的使用说明，按图2连接电路，接线时需注意断开所有开关，并特别注意标准电池不可短路。电源的正负极应与标准电池和待测电池的正负极相对（否则，检流计的指针不会指零，且易损坏标准电池和检流计）。直流稳压电源电压取左右。（2）大致选定电阻丝单位长度上的电压降(伏/米)，根据标准电池的电动势估计、间电阻丝长度为：（3）应选择适当，例如,为

7、了测量在左右的电动势，可选定伏/米左右，此时为5米多。（3）调节插头和滑动插头的位置到有式（3）确定的大致位置，然后接通,将倒向，调节(或电源电压E)，同时断续按下滑动触头D，直到检流计的指针为零。（4）合上开关，短路R，再次微调或滑动触头D的位置，使检流计指针为零，记下此时CD间电阻丝的长度。（5）断开，保持滑动变阻器和电源电压E不变，即保持工作电流不变。将倒向，估算的取值。调节插头C和滑动触头D的位置，使检流计指针为零。（6）合上，再次调节滑动触头D,使检流计指针为零，记下此时CD间电阻丝的长度。（7）微调

8、滑动变阻器，改变工作电流，重复上述步骤共5次。（8）记下室温T，按式（4）算出待测电池的电动势，并求其平均值，算出其不确定度。(4)其中，,T的单位为℃。2．估计检流计灵敏度对测量误差的影响从上述第五次测量（）的平均位置把滑动触头D向一个方向移动一小段距离到某一位置()，使检流计偏转n格；再反向方向移动到某一位置(),使检流计反方向偏转n格，则由于检流计灵敏度引起的（）的不确定度（设人