大学生电位差计实验.doc

腿薄莂实验目的:肀1、掌握电位差计的工作原理和结构特点;膀2、学习用电位差计测电源电动势。袆3、学习用电位差计测电源内阻(选作)螁螀实验原理:羇电压表接至电池两端,如图1所示时,电压表显示的是电池的端电压,不是电池的电动势。其原因在于电池内阻不为零,流经电压表的电流在电池内部产生了内压降。只有当电池内部没有电流时,电池两端的电压才等于电动势。但是,无电流通过电池时,电压表示值为零。因此,从原理上讲不可能用电压表测量电池的电动势。羅电位差计的补偿原理蒄电位差计是一种利用补偿原理测量电动势或电位差的仪器,其基本原理可用图2所示电路说明。Ex是待测电动势的电源,E0是可输出电压的电源。调节E0使检流计指针示零,此时电路中两个电源的电动势必然大小相等,这说明待测电池的电动势Ex已经被可调电源E0的输出电压所“补偿”。若已知E0,则可测得Ex。实际应用中E0来自某个经校准的电压,其大小用分压方式调节。薀聿图1图2莇线式电位差计测量电池电动势的原理袄如图3所示,由工作电源E,滑线变阻器Rp、工作电源控制开关K1及一均匀电阻丝AB组成工作回路。其中Rp用于调节AB上电压降的大小;由标准电池Es、检流计G、开关K2及C’D’段电阻丝组成工作电流校准回路;由待测电池Ex、检流计G、开关K3及CD段电阻丝组成工作电流测量回路;校准回路与测量回路都属于补偿回路。芁电位差计的使用包括校准与测量两大步骤。利用某个电压标准(标准电池),通过改变Rp确定工作电流的过程称为校准。测量必须在校准的工作电流下进行。袆用标准电池校准时,如图3所示,闭合K2并断开K3,调节Rp大小及界段电阻丝使检流计指针示零,此时校准回路达到补偿状态,显然有蒅Es=Ir0Ls(1)莃式中r0为电阻丝单位长度上的电阻值,Ls为C’D’段电阻丝长度。测量时保持工作电流不变(即不再调节Rp),闭合K3并断开K2,改变CD段电阻丝长度使检流计指针示零,此时测量回路达到补偿状态,显然有肁Ex=Ir0Lx(2)袇式中Lx为CD段电阻丝长度。由式(1)(2)易得薄Ex=EsLx/Ls(3)螃若已知Es,通过测量出Lx、Ls,则可由式(3)求出Ex。螂为得到较高得测量准确度,应适当选择电位差计得量程,其方法是通过调节Rp使得Lx、Ls中的较大值接近于电阻丝总长度AB。罿根据上述原理可知,电位差计测量电动势(或电压)不像电压表那样要从待测电路中分流,因而不干扰待测电路,测量结果仅仅依赖于准确度极高得标准电池、高灵敏度得检流计和在实验中容易准确测定的电阻丝长度(在箱式电位差计中使用标准电阻箱测电阻),所以,用电位差计测量电动势(或电压)具有很高的准确度。羆膂图3蒂实验仪器:螆十一位电位差计、待测电池、标准电池、检流计、保护电键、电阻箱、滑线变阻器、双刀双掷开关、单刀单掷开关、电压表、电源、导线等。肅蚁图4节十一位电位差计板如图4所示,电阻丝AB长11m,往复绕在木板的是一个接线插孔B、0、1、……10间,每两个连续插孔间电阻丝长为1m。螈图4中虚线框所示为保护电键。保护电键有断开与闭合两种状态,分别起到限制与不限制电路中电流的作用。本实验中保护电键保护的对象是标准电池和检流计。蒇莅实验内容:蝿用线式电位差计测量干电池电动势衿按图5连接线路,要特别注意电源、标准电池、待测电池的极性不能接错,接错极性不但不能找到补偿点,还可能对