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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
2、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=EXI. r的大小。 显然，只有当1=0时，电池两端的电压V才等于电动势EX。adbHl-E图 17 2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 172 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
3、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q,则有E = I - r01再将E0换成待测电池EX，设此时ad的电阻为r2，则有（171）保持工作电流I不变，重新移动d点到d, G仍为零。172)E = I - rX2 比较上两式得厂Ir厂E =2 EXI r01即E = Je（17 3）Xr01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、厂E0的准确度对EX的影响是明 显的。检流计的灵敏度决定着（173）式近似成立的程度，
4、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。174）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S a （格/伏）AV仪器描述图 173 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，使电位差计的电阻丝单位长度上的电位差为E0/L0，然后把 K倒向待测电动势E,用滑键D找到平衡点，则2EE = -o L x L x0测电池的内阻r内，将图17 3中的匕 和“2”点闭合，并闭合K，移动C
5、、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=EXI.r 内=/ R0 （/是 ExK R0EX回路中的电流），所以E - V E - V /E 斫=（产-1）RoXXR0E R/10 18辽6d4辽2C7匚：9测知 Ex、 Vx 后实验步骤（一） 清点主要仪器1. 电源（）2.板式电位差计（）3.检由此式便可算出电池内阻r由。内图 17375匸;3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检查检流计指针是否为零，若否，则调节零点旋钮；2
6、使Rg为最大值，E = 46V, 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=O,直到检流计指针 没有偏转（Ig=O），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 检流计指针没有偏转（Ig=O），读出C、D间的距离L,填入表（1 ）中，重 复五次。3测
7、量待测电池的内阻（1）断开开关K?、K.，给待测电池两端并联一电阻R R =500欧；2 1 0 0（2）依照上述测量2的步骤，测量L填入下表（1）。4.将R取为50欧、800欧时，测出干电池的内阻，将数据填入表（2沖。（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
8、论1用电位差计测电动势的物理思想是什么？ 2电位差计能否测量高于工作电源的待测电源电动势？ 3在测量中如果检流计总是向一侧偏转，其原因可能有哪些？4本实验为什么要用十一根电阻丝，而不是简单地只用一根？HgCdSO4图 17-4 CdSO4HgS04石棉CdHg附：标准电池简介原电池的电动势与电解液的化学成分、浓度、 电极的种类等因素有关，因而一般要想把不同电池 做到电动势完全一致是困难的。标准电池就是用来 当作电动势标准的一种原电池。实验室常见的所谓 干式标准电池和湿式标准电池，湿式标准电池又分 为饱和式和非饱和式两种。这里仅简介最常用的饱 和式标准电池亦称“国际标准电池”，它的结构如 图 1
9、7 4 所示。1标准电池具有如下特点：(1)电动势恒定，使用中随时间变化很小。2)电动势因温度的改变而产生的变化可用下面的经验公式具体地计算。E - E - 4 x 10-4 (t - 20) - 0.93 x 10 -6 (t - 20) 2 t20。C式中Et表示室温tC时标准电池的电动势值(伏)E20示室温20C时标准电池的电动 势值(伏)，此值一般为已知。(3) 电池的内阻随时间保持相当大的稳定性。 2使用标准电池要特别注意下列事项(1) 从标准电池取用的电流不得超过1UA。因此，不许用一般伏特计(如万用表) 测量标准电池电压。使用标准电池的时间要尽可能的短。(2) 绝不能将标准电池当一般电源使用。( 3)不许倒置、横置或激烈震动。(4) 20C时，标准电池电动势为1.0186V。实验十四 板式电位差计测量电池的电动势及内阻实验目的：1掌握十一线电位差计的工作原理和特点。2学习用十一线电位差计测电池电动势及内阻。3掌握补偿法的原理。实验内容：1测量干电池的电动势。2测量干电池的内阻。3根据测量数据求出电池电动势及内阻。主要仪器：十一线电位差计、检流计、电阻箱、标准电池、干电池、直 流电源。
