用板式电位差计测量电池的电动势和内阻.doc

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1、实验十七用板式电位差计测量电池的电动势和内阻实验目的1．掌握补偿法测电动势的原理和方法。2．测量干电池的电动势和内阻。实验器材板式电位差计，检流计，滑线变阻器，标准电池，待测电池，标准电阻（电阻箱），直流稳压电源等。实验原理图17－1V－＋－＋EX直流电位差计就是用比较法测量电位差的一种仪器。它的工作原理与电桥测量电阻一样，是电位比较法。其中板式电位差计的原理直观性较强，有一定的测量精度，便于学习和掌握，而箱式电位差计是测量电位差的专用仪器，使用方便，测量精度高，稳定性好。此外，由于许多电学量都可变为电压的测量，因此电位差计除了电位测量之外还可测

2、量电流、电阻等其它量。本实验讨论板式电位差计。若将电压表并联到电池两端（图17－1）就有电流I通过电池内部，由于电池有内电阻r，在电池内部不可避免地存在电位降落I·r，因而电压表的指示值只是电池两端电压V＝EX－I·r的大小。显然，只有当I＝0时，电池两端的电压V才等于电动势EX。d图17－2ba＋GE0E＋－I－怎样才能使电池内部没有电流通过而又能测定电池的电动势EX呢？这就需要采用补偿法。如图17－2中的ab为电位差计的已知电阻。使某一电流I通过电阻ab，由于在adE0a回路中ad段的电位差与E0的方向相反，只要工作电池的电动势E大于标准电池

3、的电动势E0，滑动点就可以找到平衡点（G中无电流时对应的点）此时ad段的电位即为E0，因而其它各段的电位差就为已知，然后再用这已知电位差与待测量相比较。设此时ad段电阻为r1，则有（17－1）再将E0换成待测电池EX，保持工作电流I不变，重新移动d点到d’，G仍为零。设此时ad’的电阻为r2，则有（17－2）比较上两式得即（17－3）显见，只要r2／r1和E0为已知，即可求得EX的值。同理，若要测任意电路两点间的电位差，只需将待测两点接入电路代替EX即可测出。电位差计的准确度由（17－3）式决定，式中r2、r1、E0的准确度对EX的影响是明显的。

4、检流计的灵敏度决定着（17－3）式近似成立的程度，若要在测量和校准的整个过程中工作电流始终恒定，这就必须要求工作电源的电动势较稳定。为了定量地描述因检流计灵敏度限制给测量带来的影响，引入“电位差计电压灵敏度”这一概念。其定义为电位差计平衡时（G指零）移动d点改变单位电压所引起检流计指针偏转的格数。即（格／伏）（17－4）仪器描述图17－3K2RghE01CDRKkkkkkkkkkkkkK1EGI’2K’EXR0024681013579图17－3为板式电位差计实物线路图（包括测电池内阻的电路）。实验时，先用标准电池E0调节工作电流，使电位差计的电阻

5、丝单位长度上的电位差为E0／L0，然后把K2倒向待测电动势Ex，用滑键D找到平衡点，则测电池的内阻，将图17－3中的K2和“2”点闭合，并闭合K’，移动C、D位置，当G为零时，C、D间的电位差即待测电池的端电压VX＝EX－I’·r内＝I’R0（I’是EXK’R0EX回路中的电流），所以测知EX、VX后，由此式便可算出电池内阻r内。实验步骤（一）清点主要仪器1．电源（）2.板式电位差计（）3.检流计（）4滑线变阻器（）5.电阻箱（）6.待测电池（）7．标准电池（）8.导线（）9.开关（）（二）按测量线路１７－３，安置仪器、接线（三）调整仪器1．检查

6、检流计指针是否为零，若否，则调节零点旋钮；2．使Rg为最大值，E=4~6V,R滑至中间，插头C插在第6或第7孔处，滑动触头D置于中间。（四）测量1．校准电位差计（1）检查线路后接通电源，将开关K2置于1处；（2）调节R,滑动触头D（细调），同时逐渐缩小Rg至Rg=0，直到检流计指针没有偏转（Ig=0），读取插头C与滑动触头D之间距离L，填入表(1)；（3）断开K2、K1，Rg调至最大值。2．测量待测电池的电动势（1）将插头C插在第10孔处，滑动触头D置于中间；（2）将开关K2置于2处，调节滑动触头D，同时逐渐减小Rg至Rg=0，直到检流计指针没有

7、偏转(Ig=0)，读出C、D间的距离L′，填入表(1)中，重复五次。3．测量待测电池的内阻（1）断开开关K2、K1，给待测电池两端并联一电阻R０,R０=500欧；（2）依照上述测量2的步骤，测量L″填入下表（1）。4．将R０取为50欧、800欧时，测出干电池的内阻，将数据填入表(2)中。（五）列数据表格数据处理要求上述各项测量均重复五次，测量结果用不确定度表示，并将记录的数据和计算结果填入自行设计的表格之中。注意事项1．避免翻动标准电池；2．注意E、Es、Ex接入电路的方向，不可接错；3．每次测量，开始应将Rg调整到最大值，然后逐步减小，以免损坏

8、检流计；4．测量结束，应先断开补偿电路，再断开辅助回路。5．每测一组数据后，断开电源，测数据要尽可能快。思考讨论1．用电位差计测电动势的