2013学年-电位差计实验～～.pdf

用电位差计测电池电动势用电位差计测电池电动势
黄建敏老师
******@
一、基本原理
电位差计是用比较法测量电位差的仪器。
测量电池的电动势Ex时，通常不能直接用电压
表。若将电压表直接并联在待测电源两端，则只能
测得电池的端电压
U = Ex − Ir
E
+ x − 只有当I＝0时，电池两端
的电压才等于电动势E 。
I r x
+ 这就需要用补偿法。
V −
工作电源E 图中电阻ab为电位差计内
+ −
部的已知标准电阻，只要工作
a b 电源的电动势E大于标准电池
d
的电动势E0，滑动d点就可以
G
+ − 找到使得检流计G无电流的平
衡点，此时ad段的电位即为E0。
标准电池 E
0 该过程称为“校准”。
E = I ⋅r
设ad段电阻为r1，则有： 0 1
将标准电池换为待测电池Ex，保持电流I不变，
重新移动d点到d’，使G仍为零，设此时ad’段的电
阻为 ，则有：
r2 Ex = I ⋅r2
r2
从而，待测电池的电动势： Ex = ⋅ E0
r1
二、实验过程：
先看实验电路
工作电源E
Rp 由电源 E 、补偿电阻
+ −
Rp和标准电阻Rab 串联而
a b 成的闭合回路，称为工作
c d
G 回路。由检流计、标准电
+ −
池 E0 （或待测电池 Ex )
标准电池E
0 和Rcd（或Rcd’）构成的回
+ − 路，称为补偿回路。
待测电池E x
接线过程中，应先接工作回路，再接
补偿回路。注意各电源的极性，不要接错。

1 P3-52 (1) P 接好线路 图 按 133
实物接线图
（ ）校准电位差计2
C、D端接在何处？取决于校准要求。现标准
电池E0＝，而电阻丝的电阻是均匀的，可
以选定电阻丝单位长度电压降 U0＝。
（即取校准电流I0为某特定值）则接入标准电池
后，欲使得检流计中无电流，有LCD＝。
选定C的插孔位置并移动D，使得LCD＝。
闭合K1，将K2倒向标准电池E0一侧，断开K3，通过调
节Rp（用跃接法按D键），使G的指针基本指零；此为
粗调。
合上K3，再细调Rp，使G确切指零。校准完成。
注意：此后Rp的值不可变动，即保持I0恒定。
（3）测量待测电池的电动势Ex
将K2倒向待测电池Ex一侧，断开K3，利用插
头C端找出使G指针左右偏转的2个相邻插孔，估
计出Ex的大小。
设C插入m线的孔时G左偏，插入n线的孔时
G右偏且m＞n，则有：
mU 0 > Ex > nU 0
将C端插入n线对应的孔，滑动D使G中电流基
本为零。再合上K3，细调D。使G中电流确切为零。
读出此时的CD两点距离LC’D’，则
Ex =U 0 ⋅ LC 'D'
2、用3