用板式电势差计测量电池的电动势和内阻实验.doc

用板式电势差计测量电池的电动势和内阻实验 实验目的 1．掌握用电势差计测量电动势的原理； 2．测量干电池的电动势和内阻。 实验仪器 板式电势差计、检流计、标准电阻、电阻箱、滑线变阻器、标准电池、直流电源、待测干电池。 01 0 1 2 图1 电势差计原理图 电势差计是一种电势差测量仪器．它的工作原理与电桥测电阻一样，是电势比较法．其中板式电势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。 板式滑线电势差计的电路如图1所示．图中M.N为一根粗细非常均匀的电阻丝，它与可变限流电阻RP以及工作电池、电源开关KE互相串联．ES为标准电池.EX为待测电池的电动势．G为检流计．当KE接通，KG既不与ES接通又不与EX相连时，则流过MN的电流I和两端的电压Uab分别为 （1） （2） 式中RE内为电源E的内阻．当电键KG倒向1时，则ab两点间接有G和ES．若Uab=ES时，检流计指零，标准电池无电流流过，则Uab就是标准电池的电动势，此时称电势差计达到了平衡．令ab间的长度为l，则电阻丝单位长度的电压降为，如果，，，那么．当电键KG倒向 2时，则ab两点间的ES换接了EX．由于一般情况下，因此检流计指针将左偏或右偏，电势差计失去了平衡．如果合理地移动a和b点以改变Uab值，当时，电势差计又重新达到平衡，令ab间的距离为，则待测电池的电动势为 （3） （4） 所以调节平衡后，只要量度值就很容易得到待测电池的电动势。 下面讨论怎样用电势差计测量电池的内阻。 根据全电路欧姆定律可知，为了测定电池内阻，必须要电池放出一定的电流，通常情况下为常数，为了控制回路中的大小，要设置限流器，电流的测量采用电流..电压变换法，即测量阻值足够准确的电阻器两端电压，根据电压除以电阻算出电流值，因此测量电池内阻的实验线路如图2所示。 02图2 0 2 图2　测量电池内阻 式中与为变量，若为自变量，并与待测量分开，变换上式，可以得到 （6） 显然与成线性关系，其中斜率，则；而截距为 ，则 （7） 实验内容 1．按图1接线，图中为滑线变阻器，为电阻箱，为标准电阻器．和分别为标准电池和待测电池的电动势．虚线框内就是十一线电阻丝，为粗调接线柱，为细调滑动块。 2．电流标准化调节 通过下式可以计算出室温时标准电池的电动势。 其中 中表示温度为时的电动势（标准电池上已注明其值），表示以为单位时的数值表示以℃为单位时的数值．置、间的长度为，如，则、间的长度为．接通，将与1端相连，精细调节，使，即电势差计达到平衡，完成了电流标准化调节程序。 3．测量值已知待测电池的电动势左右，放电电流要大于才稳定（当然不宜过大），因此取，使 从 0到变化，测量值。 4．取为横坐标，为纵坐标，将上述测到的数据作图，根据图线求得截距和斜率的值，再算出待测电池的电动势及其内阻。 5．根据截距和斜率的不确定度及不确定度传递公式，估算出待测电池电动势和内阻的不确定度。 实验数据 （） （m） （V）