用板式电位差计测量电池的电动势和内阻.doc

实验八用板式电位差计测量电池的电动势和内阻
【实验目的】
了解电位差计的工作原理、结构、特点与操作方法。
掌握用电位差计测电池的电动势的方法。
【实验仪器】
板式电位差计、检流计、标准电池、精密电阻箱、滑线变阻器、待测电池、直流电源、单刀开关、双刀开关、导线若干、标准电阻
【实验原理】
图8-1
电位差计就是根据补偿原理制成的。如图8-1所示,两个电源和,其中为可调电源,为待测电源,两个电源正极对正极、负极对负极,回路中串有一个检流计G,调节电源可以使检流计指针指零。此时=
板式电位差计的工作原理如图8-2所示,AB为一根粗细均匀的电阻丝(本实验中为11段电阻丝串联而成),为标准电池,r为保护电阻, 断开,接通,适当调节,使回路中电流为I,此时,两触点C、D之间的电压
(8-1)
其中为单位长度电阻丝的电阻。如果电源连续可调,则原理图8-2中R0可取消,直接调节电源电压至要求的值(略大于未知电动势和标准电动势中较大值)。然后将与接通,若,则检流计的指针偏转(不指零),调节触点D或C的位置,直到,检流计指针指零,令此时C、D之间的距离为,根据补偿条件,我们有
图8-2 板式电位差计原理图
(8-2)
再将向下与待测电动势接通,调节C、D之间的距离,使检流计指零,令此时C、D间距离为,有
(8-3)
(5-2)\( 5-3)两式联立得
(8-4)
为了方便,我们通常取ES/LS为一个预先规定的简单数值,﹒m-﹒m-1。因此,当K1合向1时,根据ES和取定的ES/LS值,先确定LS的值,而通过调节R0改变流过电阻丝的电流,使电位差计达到平衡,这种满足ES/LS为某确定值的调节过程,称为电位差计工作电流标准化的过程。如果按ES/LS=﹒m-1进行电流标准化调节,则式(8-4)或写成
EX=(V) (8-5)
可见进行电流标准化调节后,只要测出LX的值,就很容易求得EX的值。
电位差计直接测量的是电位差,通过测量电位差也可间接测量电流、电阻等电学量。下面讨论怎样用电位差计测量电池的内阻。
图8-3测量电池内阻
为了测定电池内阻RX内,必须要电池放出一定的电流I,通常情况下RX内为常数,因此测量电池内阻的实验线路如图8-3所示。根据全电路欧姆定律U=E-IR内可知
和
由此可得(8-5)
【实验内容】
1、按图8-4连接电路,接线时需断开所有的开关,并特别注意工作电源E及标准电池ES和待测电池的正负极,检流计使用指针式检流计。
2、电流标准化调节。根据公式
图8-4 测量电池的电动势和内阻
Es=E20-[(t-20)+(t-20)2+(t-20)