用电位差计测量电动势

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1、基础物理实验中心用电位差计测量电动势用电压表直接测量电源电动势，由于电源内阻产生电压降而使结果偏小。本实验通过电位差计来测量未知电动势，采用两种基本测量方法——补偿法和比较法，从而解决了测量不准的问题。该方法的优点是测量精密度高、测量范围宽广。【实验简介】【实验目的】1．掌握电位差计的工作原理、电路结构和特点。2．学习用线式电位差计测量电动势。1．一般方法在测量电池电动势Ex时，一般是在电池两端并联上伏特表，此时由于电源内阻r的存在，测量值不准！【实验原理】2．补偿法DCＧSExIR在电阻Ｒ两端加电压，接通开关Ｓ，

2、调节C、D间电压（此电压在回路中与Ex反向，起补偿作用）使检流计（Ｇ）中无电流，指针不偏转，此时Ex=UCD，测量此时UCD即为待测电动势。补偿回路【实验原理】3．电位差计的电路及原理电位差计共有三个回路：上半部分为工作回路（Ｅ－Ｒn－ＲＡＢ－Ｅ），下半部分为两个补偿回路：一个是标准电池补偿回路（ＥＳ－ＲＣ‘Ｄ’－Ｇ－ＥＳ），一个是待测电动势补偿回路（ＥＸ－ＲＣＤ－Ｇ－ＥＸ）。【实验原理】比较法测电动势（前提：保证工作回路电流Ι不变）。待测电动势补偿回路达到补偿时：3．电位差计的电路及原理【实验原理】其中Ex（待测

3、电池的电动势）未知，ES（标准电池的电动势）已知。Lx为CD间长度，LS为C′D′间长度，均可测量。r0为A、B间电阻丝单位长度的阻值。（1）标准电池补偿回路达到补偿时：（2）（1）、（2）两式相除，得：其中，称为电阻丝单位长度的电压降。3．电位差计的电路及原理【实验原理】（3）UJ-11电位差计（十一线式电位差计）检流计（AZ19型）直流稳压电源（3V）滑线变阻器标准电池待测电池单刀单掷开关固定电阻连接导线若干【实验仪器】UJ-11电位差计（十一线式电位差计）电阻线AB长5.5m，5m往复绕在11个接线插孔上，0

4、.5m绕在0B上。电阻丝电阻：7.198Ω/m电阻丝允许最大电流：0.2A【实验仪器】AB0检流计（AZ19型）【实验仪器】直流稳压电源(3V)【实验仪器】滑线变阻器312【实验仪器】标准电池【实验仪器】在室温+20℃时，=1.0186V1．在关闭电源、断开开关的情况下连接电路；注意：工作电源、标准电池和待测电池一定要正极对正极、负极对负极。【实验内容与步骤】【实验内容与步骤】2．校准电位差计（提供合适的工作电流）并测LS要求：电阻丝每米电压降约=0.2V/m工作电流过大过小，会使UCD也过大过小，补偿回路将无法调

5、到补偿状态。因而工作回路需要校准。再计算出电阻丝长【实验内容与步骤】由给定公式计算出标准电池电动势ESLS=5.093m(以室温20℃为例)校准方法：接通电源开关S1，接入标准电池Es，将插头C插在数字5的插孔上，滑动触头D移到0.0930m处，按下触头D，调节滑线变阻器Rn，使检流计指针指零（注意检流计档位的使用）。接通S3（等于去掉保护电阻R），再次微调Rn，使P的指针指零，此时电阻丝上每米电压降A=0.2伏/米。测量Ls：实验中，调节滑线变阻器Rn难以使检流计指针指零，可以微调滑动触头D的位置，以使检流计指针

6、指零，但这时要记录Ls的值（不是5.0930m）。【实验内容与步骤】断开S3，固定Rn和工作电源电压（保持工作电流不变）。接入Ex，将滑动触头D移到靠近尺的左边处，移动插头C在不同插孔处，按下触头D，找出使P的指针偏转方向相反的两个相邻数字的插孔，将插头C插在数字小的插孔上，然后向右移动触头D，点按式接触D，直到P的指针指零。接通S3，稍微调节触头D的位置，当P的指针不偏转时(灵敏度取较高的档位)，记录CD间电阻丝的长度Lx。3．测【实验内容与步骤】４．重复测量5次单位：m表　测量长度Ls、Lx【实验内容与步骤】1

7、2345平均值LsLx计算不确定度（不计B类不确定度）５．计算平均值【实验内容与步骤】６．估算不确定度，写出结果表达式。(1)EX不确定度【实验内容与步骤】(2)写出结果表达式工作电源E、标准电池ES和待测电池Ex一定要正极对正极、负极对负极；实验中禁止使滑动触头D在电阻丝上滑动着找平衡点，以免磨损电阻丝，而是采用跃按方式；正确使用检流计；标准电池内装有玻璃容器，容器内盛有化学液体，要防止震动和摔坏，不可倒置。【注意事项】1．调节电位差计达到补偿状态的必要条件是什么？（提示：E与ES、Ex之间的极性有什么要求？）2

8、．电位差计在使用前为什么要进行校准？如何进行校准？3．在用线式电位差计测量未知电动势时，电路接通后，检流计只向一个方向偏转，无法达到补偿，分析此故障的原因，并提出排除故障的方法。【思考题】