用电位差计测量电池的电动势[课堂课资]
实验十二用线式电位差计测电池电动势
*
检流计
电键
*
11线电位差计
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
• 【实验原理】补偿原理
•
1．当 侧）。
Ex > VCD
时，G 中有自右向左流动的电流（指针指向一
•
2．当 一侧）。
Ex < VCD
时，G 中有自左向右流动的电流（指针指向另
• 3．当 Ex = VCD 时，G 中无电流，指针不偏转。
*
计 G 中指针无偏转，记下此时电阻丝的长度 LS . • 5．稍稍改变一下 Rn 的阻值，重复实验步骤 3、4 . • 6．重复步骤 5，测出八组 Lx、LS 值。
*
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
• 【预习思考题】 • 1．为什么要用 11 米长的电阻丝绕在木板上，用 1 米长的电阻丝
可不可以？结果如何？ • 2．如何根据检流计指针的偏转情况，来断定在本实验中能够实现
• 【实验内容】 • 续按3下．滑将动K接2 倒头向DE，x ，直改到变 G插 中头的C指的针位不置偏，转并。同去时掉移保动护电D 阻，且R（断
合 此上时电C、键DK之3）间，的再电次阻微丝调长D度的L位x .置，使 G 中的指针无偏转。记下 • 开 下滑K43动．）接保，头持将DKRn2，不倒使变向检（E流S保，计持改 G主变 无回插偏路头转中C，工，后作按细电键调流（D不合的变上位）置，K3，先）并粗，断调使续（检按断流
实验十二用线式电位差 计测电池电动势
2020/8/24
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
• 【实验目的】 • 1．测量电动势。 • 2．掌握电位差计工作原理和结构特点。 • 3．学会用补偿法测量物理量。
用电位差计测量电池电动势
用电位差计测量电池电动势电位差计是一种用于测量电池电动势的精密仪器，其原理是基于电位差与电动势之间的等效关系。
通过测量已知电位差的参考电池与待测电池之间的电位差，可以计算出待测电池的电动势。
以下是使用电位差计测量电池电动势的实验步骤：一、实验准备1.准备实验器材：电位差计、标准电池、待测电池、连接线和开关等。
2.将电位差计接通电源，打开电位差计的开关，调整电位差计的量程和精度，使其处于待测状态。
3.将标准电池与电位差计连接，调整电位差计的参考端，使其与标准电池的电动势相等。
二、实验操作1.将待测电池与电位差计连接，注意正负极的连接方向要正确。
2.调整电位差计的参考端，使其与待测电池的电动势相等。
此时，电位差计显示的数值即为待测电池的电动势。
3.如果待测电池的电动势未知，可以通过多次测量和计算得出电动势的平均值。
例如，可以分别测量多个待测电池的电动势，然后计算平均值作为最终结果。
4.在测量过程中，要注意保持电位差计的清洁和干燥，避免影响测量精度。
同时，要避免将电位差计长时间置于高温或高湿度的环境中，以免对仪器造成损坏。
5.在实验结束后，要将电位差计关闭，断开电源，整理好实验器材。
三、实验注意事项1.在连接电源和电位差计时，要注意电源的正负极和电位差计的参考端与待测端的连接顺序，避免出现连接错误导致仪器损坏的情况。
2.在测量过程中，要注意观察电位差计的量程和精度是否调整正确，以确保测量结果的准确性和可靠性。
3.在多次测量和计算平均值时，要注意排除异常数据，以避免影响最终结果的准确性。
例如，如果某次测量结果与其他结果相差较大，需要重新进行测量或排除异常数据后再进行计算。
4.在实验过程中，要注意保持安静，避免由于震动或电磁干扰影响测量结果。
如果需要移动仪器或更改设置时，要先关闭电位差计的开关，避免由于误操作导致仪器损坏或危险情况的发生。
5.在实验结束后，要注意整理好实验器材，保持实验室的整洁和卫生。
同时，要断开电位差计的电源，以避免由于长时间通电导致仪器损坏或安全事故的发生。
用板式电位差计测量电池的电动势和内阻
用板式电位差计测量电池的电动势和内阻电池是一个非常重要的电气元件，它能够将化学能转化为电能，是我们日常生活中广泛使用的电源类型之一。
电池的电动势和内阻是电池性能的两个重要参量，也是刻画电池工作状态的重要指标。
板式电位差计是一种广泛应用的电池测试仪器，可以用来测量电池的电动势和内阻。
一、电池的电动势电动势（EMF）是指电池单元将化学能转化为电能的能力，单位是伏特（V）。
电动势又可以分为开路电动势和负载电动势两种。
开路电动势指的是在没有外接负载的情况下，电池端电压的大小，即电池的最大电动势。
实际上，开路电动势并不能真正反映电池的输出能力，因为在实际使用过程中，电池必然会接上外电路并承担一定的负载，这时候电池的电动势会下降到负载电动势。
利用板式电位差计可以精确测量电池的电动势。
板式电位差计的检测原理是利用该仪器内部的标准电池作为基准，测量用待测试电池产生的电势差与内部标准电池之间的电势差之间的差异，从而计算出待测试电池的电动势大小。
二、电池的内阻电池的内阻指的是电池内部电流流过时所产生的电阻。
内阻的大小与电极材料、电解液、温度等因素有关，是限制电池输出能力和电池寿命的重要因素，因此测量电池内阻对于评估电池的性能和状态非常重要。
板式电位差计能够测量电池的内阻。
具体的测量方法是，将电池极间置于负载电阻上，然后利用板式电位差计测量电池在不同负载下的纹波电压大小。
通过分析纹波电压与负载电流之间的关系，可以计算出电池的内阻大小。
在实际测试中，需要注意以下几点：1、测试前应先将待测试电池放置至少30分钟，使其电压稳定后再进行测试。
2、正确选择待测试电池的负载阻值，避免过大过小。
3、测试时不宜使用过长的测试导线，避免线路阻抗对测试结果的影响。
4、测试前应检查板式电位差计的内部基准电池是否接触牢固，并进行校准。
5、测试过程中应注意防止测试设备和测试样品受到电磁干扰。
总之，利用板式电位差计测量电池的电动势和内阻是一种简单、准确的测试方法，能够对电池的性能和状态进行较为全面的评估，为电池的应用提供重要的技术支持。
用电位差计测量电源的电动势
用电位差计测量电源的电动势一、实验目的：1.掌握电位差计的工作原理（补偿原理）、结构和特点；2.学会使用电位差计测量电动势二、实验仪器: THMV-1型直流电位差计; 1.0186V 标准电动势、两个Ex1、 Ex2待测电动势、数字检流计、0~999Ω可调变阻器，还有一个Rp 是保护 电阻，保护标准电池和检流计。
三、实验原理:1、 补偿原理电源电动势的大小等于断路时电源两端的电位差。
中学时用伏特计法测量时，由于电源有内阻，伏特计所测量的数值不是电源的电动势，而是路端电压。
要精确测量电源的电动势，原则上可以按图1所示的线路进行。
图中E n 为可调标准电压源，E X 为待测电动势。
调整E n 使检流计指针为零，则未知电动势E X =E n 。
这种测量方法叫做补偿法，其原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电动势。
按这种电压补偿原理构成的仪器称为电位差计。
箱式电位差计是利用电压补偿法原理做成的精密用方便的仪器。
其测量原理可分别用图2和图3来说明。
图2为电位差计定标原理图，其中ABCD 为工作回路，由电源E 、限流电阻R 、均匀电阻丝AB 串联成一闭合回路。
电阻箱R 用来调节回路中的工作电流I 的大小，通过调节I 可以调整每单位长度电阻丝上电位差V 0的大小，M 、N 为电阻丝AB 上的两个活动触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB 上取适当的电位差来与测量支路上的电位差补偿，它相当于补偿图1电路中的En ，提供了一个可变电源。
要测量电动势（电位差）Ex ，必须分两步：1） 定标利用标准电池En 高精度的特点，使得工作回路中的电流I 能准确达到某一标定值I 0、这一调整过程叫电位差计的定标。
本实验采用滑线式十一线电位差计，电阻R AB 是16米长的均匀电阻丝。
根据定标原则，按图2连线，滑动头M 、N 之间的长度固定在L mn 上，调节工作电路中的电阻R ，使补偿回路中的定标回路达到平衡，即通过检流计G 的电流为零，此时mn mn mn n L S I R I V E ρ00===因电阻R AB 是均匀电阻丝，令 00I S V ρ= （1）那么有 mn n L V E 0= （2）V 0是电阻丝R AB 上的电压降。
用电位差计测量电动势
已知电动势的标准电源
用于电位差计的定标，确保测量准确度。
实验数据处理软件
用于处理实验数据，绘制图表，进行误差分 析等。
04 实验步骤和操作
实验准备
准备实验器材
01
电位差计、电源、待测电动势的电池、导线等。
校准电位差计
02
在实验开始前，需要对电位差计进行校准，以确保测量准确度。
用电位差计测量电动势
contents
目录
• 引言 • 电位差计工作原理 • 实验设备和材料 • 实验步骤和操作 • 实验结果和数据分析 • 结论与讨论 • 参考文献
01 引言
目的和背景
掌握用电位差计测量 电动势的方法和原理。
提高实验操作技能和 数据处理能力。
了解电位差计在电学 实验中的重要性和应 用。
[2] 王丽娟. 电位差计的原理及在 实验中的应用[J]. 物理实验, 2018, 38(05): 45-48.
[3] 赵静雅. 电位差计的校准与维 护[J]. 计量与测试技术, 2020, 47(02): 10-12.
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
误差分析
为了减小误差对实验结果的影响，我 们采用了多种方法。首先，我们选择 了高精度的测量工具，确保电位差计 和电源电动势表的准确性和稳定性。 其次，我们对每组数据进行了多次测 量并取平均值，以减小随机误差的影 响。此外，我们还对实验环境进行了 控制，确保温度和湿度等环境因素相 对稳定。
误差控制
为了进一步减小误差，我们采取了以 下措施。首先，在实验前对所有测量 工具进行校准，确保其准确性和一致 性。其次，对实验操作进行规范，要 求操作人员严格按照操作规程进行操 作，避免人为误差的产生。最后，对 实验数据进行严格审核和处理，确保 数据的准确性和可靠性。
《用电位差计测电动势和电压》物理实验报告
《用电位差计测电动势和电压》物理实验报告一、实验目的1.熟悉电位差计的使用方法；2.掌握用电位差计测量电动势和电压的方法；3.理解电动势和电压的物理意义。
二、实验仪器和材料电源、电位差计、电阻箱、导线、待测电池、待测电阻。
三、实验原理1.电位差：两点之间的电势差称为电位差，用符号ΔV表示，单位是伏特(V)。
2.电动势：电源的正负极之间的电势差称为电动势，用符号ε表示，单位是伏特(V)。
3.电压：在电路中任意两点之间的电势差称为电压，用符号U表示，单位是伏特(V)。
4.电阻：导体对电流的阻碍称为电阻，用符号R表示，单位是欧姆(Ω)。
5.欧姆定律：电流I等于电压U与电阻R的比值，用公式I=U/R表示。
四、实验步骤1.将电位差计的负极与电源的负极相连，电位差计的正极与电源的正极相连。
2.调整电位差计的调节按钮，使指针回到零位。
3.连接一根导线，将它的一端连接到电源的正极，另一端连接到待测电阻的一端。
4.连接另一根导线，将它的一端连接到待测电阻的另一端，另一端连接到电位差计的测量端。
5.调节电位差计的调节按钮，使指针指向电位差计刻度的第一个整数位置。
6.记录电位差计表针所指示的数值，作为待测电阻的电压值。
7.换一个待测电阻，重复步骤3~6，记录电位差计显示的数值。
8.对每个待测电阻重复步骤3~7，并填写相关数据表格。
五、数据记录与处理根据实验步骤记录了多组电位差计显示的数值，计算出每组待测电阻的电压值，并绘制得出电压与电阻的关系曲线。
然后根据欧姆定律计算出电流值，并填写相关数据表格。
六、讨论与分析1.分析电阻与电压的关系曲线，是否符合欧姆定律的线性关系？2.计算每个待测电阻的电流值，观察电流是否随电阻增加而减小？3.比较测得的电动势和待测电池的标称电动势，观察它们是否接近。
4.探讨实验中可能存在的误差和改进方法。
七、实验总结通过本实验，我们熟悉了电位差计的使用方法，并掌握了用电位差计测量电动势和电压的方法。
电位差计测量电动势
电位差计测量电动势引言在物理学中，电动势是指电源对单位电荷所做的功，通常以电压（或电位差）的形式测量。
电动势的测量是电路中重要的一环，能够帮助我们了解电源的特性和性能。
本文将介绍电位差计的工作原理和使用方法，以及它在测量电动势方面的应用。
电位差计原理电位差计是一种测量电压的仪器，由电位器、滑动电桥和示数器等组成。
其工作原理基于电势分压定律，即在一个串联电路中，电位差与电阻成正比。
常见的电位差计是基于滑动电桥原理工作的。
滑动电桥由四个电阻组成（通常为两组电阻成对连接），其中两个电阻可以通过滑动触点来改变其接触电阻的大小。
当电位差计连接到电路中时，滑动电桥可以调整电位差计的灵敏度，以便进行准确的测量。
电位差计的使用方法下面是使用电位差计测量电动势的一般步骤：1.确保电路处于断开状态，并将电位差计的滑动电桥电阻调整到最小。
2.将电位差计的测量引线连接到待测电源的正、负极。
3.慢慢地调整滑动电桥电阻，直到示数器显示出期望的电压值。
4.记录示数器上显示的电压值，并断开测量引线。
需要注意的是，使用电位差计时应注意以下几点：•在连接电路之前，确保电源处于安全状态，并且没有任何电流通过。
•测量引线的接线应正确，避免出现接错引起的误差。
•在调整滑动电桥电阻时，应缓慢地进行，以便准确地找到所需的电压值。
电位差计在测量电动势中的应用电位差计作为电压测量的工具，广泛应用于各种实验和工程领域中。
在测量电动势方面，电位差计具有以下几个重要的应用：1.研究电池的特性和性能：电位差计可以测量电池的电动势，并帮助我们了解电池的寿命、内阻和放电特性等。
2.车辆电路的故障诊断：电位差计可用于测量车辆电路中各个电源的电压，帮助判断是否存在电源故障。
3.电子设备维修和测试：电位差计可用于测量电路板上各个元件的电压，以判断是否正常工作。
4.交流电压测量：电位差计不仅适用于直流电压的测量，还可以通过适配器等设备进行交流电压的测量。
结论电位差计是测量电动势的常用工具，能够帮助我们了解电源的特性和性能。
电位差计测量电动势实验报告
电位差计测量电动势实验报告实验目的，通过电位差计测量电动势，探究电动势与电极材料、电解质浓度、温度等因素之间的关系，加深对电化学基本原理的理解。
一、实验原理。
电位差计是一种用于测量电动势的仪器，其基本原理是利用电势差来测量电池或电解池的电动势。
在电化学实验中，我们常常使用电位差计来测量不同条件下的电动势，以便研究电化学反应的规律性。
二、实验仪器与试剂。
1. 电位差计。
2. 锌片、铜片作为电极材料。
3. 不同浓度的硫酸溶液。
4. 盐桥。
5. 温度计。
三、实验步骤。
1. 将锌片和铜片分别插入硫酸溶液中，连接电位差计，测量电动势。
2. 分别更换电解质浓度不同的硫酸溶液，重复测量电动势。
3. 测量不同温度下的电动势。
4. 观察实验现象，记录数据。
四、实验数据与分析。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 随着电解质浓度的增加，电动势逐渐增大，说明电动势与电解质浓度呈正相关关系。
2. 随着温度的升高，电动势逐渐减小，说明电动势与温度呈负相关关系。
3. 不同电极材料对电动势也有影响，铜片和锌片的电动势大小存在差异。
五、实验结论。
通过本实验，我们得出了电动势与电解质浓度、温度、电极材料等因素之间的关系。
电动势的大小受多种因素影响，这为我们进一步研究电化学反应提供了重要的参考。
六、实验总结。
本实验通过电位差计测量电动势，探究了电动势与不同因素之间的关系。
在实验过程中，我们不仅加深了对电化学基本原理的理解，还掌握了电位差计的使用方法，为今后的实验研究打下了良好的基础。
七、参考文献。
1. 《物理化学实验指导》。
2. 《电化学原理与方法》。
八、致谢。
感谢实验指导老师的悉心指导，让我们在实验中收获了知识与经验。
同时也感谢实验室的工作人员对本次实验的支持与帮助。
电位差计测电池的电动势和内阻
电位差计测电池的电动势和内阻IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】课题用线式电位差计测电动势1．了解电势的补偿原理，并理解用电势差计测电动势的基本方法和特点；教学目的 2．掌握电势差计的工作原理和结构特点；3．学会用线式电势差计测量电源电动势。
重难点 1．补偿法的理解；2．电势差计的正确使用。
教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。
学时 3个学时一、前言电势差计是一种精密的电学测量仪器，在精密测量中，电势差计是应用最广的仪器之一，它主要用来测量电动势、电势差和校准电表，还可用于间接地测量电阻、电流和一些非电量（如温度、压力）等，其精度可达%～0. 03%。
用电势差计测电动势，就是将未知电压与电势计上的已知电压相比较。
测量中由于电势差不从被测对象中取用电流，并且应用了标准电池、标准电阻及高灵敏度检流计，因而测量精度高，测量结果可靠。
二、实验仪器直流稳压电源，万用表，线式电势差计，指针式检流计，标准电池，待测电磁，滑线变阻器，电位器，双掷双刀开关，单掷单刀开关，带保护电阻单刀开关，导线。
三、实验原理关键讲清两点：1、补偿法 2、补偿法的实现（一）直接用电压表测量电动势时，得到的是电池两端的路端电压，由于电池有内阻，只要有电流通过，它就会有电压降，所以电压表的示值（端电压）总是小于电源电动势。
（二）补偿法:要消除电池内阻产生的电压降，就必须使流过电池的电流为零，因此要测量未知电动势，原则上按图－1所示电路进行，电势差计就是利用补偿法测电池的电动势。
（三）电势差计工作原理实际使用中，精度高而连续可调的电动势是没有的。
为了实现上述测量，通常采用分压的方法。
电势差计就是根据补偿原理制成的高精度分压装置。
电势差计有多种类型，本实验使用的是线式电势差计，其原理如图－2所示。
电势差计主要由工作回路、校准回路和待测回路三个部分组成。
1．接通1K 后，有电流I 通过电阻丝AB 。
电位差计的使用与电动势的测量课件
二氧化碳等，这对于环境监测和工业生产控制非常重要。
电位差计在生物实验中的应用
01
测量生物膜电位
生物细胞的膜电位对于细胞生理功能具有重要影响。电位差计可以用来
精确测量生物膜电位，从而了解细胞生理状态。
02
研究神经元电信号传递
在神经生理学实验中，电位差计常被用来研究神经元电信号的传递过程
，这对于理解神经系统的工作机制非常重要。
电位差计的使用步骤
01
02
03
准备
确保电源连接稳定，准备 好测量所需的电极和溶液 。
测量
将电极浸入溶液中，启动 电位差计进行测量，记录 测量数据。
数据处理
根据电位差计的读数，计 算电动势值，并进行误差 分析。
电位差计的维护与保养
清洁
定期清洁电位差计的表面 和电极，保持仪器整洁。
校准
定期进行校准，确保电位 差计的准确性和可靠性。
详细描述
电位差计通过测量电池两端的电位差，可以计算出电池的电动势和内阻。这些参数对于评估电池的性能至关重要 ，例如电池的充电和放电能力、使用寿命等。通过定期使用电位差计检测电池性能，可以及时发现电池存在的问 题，保证电池的安全和可靠性。
案例二：电位差计在电镀工艺控制中的应用
总结词
电位差计在电镀工艺控制中起到关键作用，能够实时监测电镀液的电化学状态，保证电镀质量的稳定 性和一致性。
详细描述
在电镀过程中，电镀液的电化学状态对于镀层的结构和质量具有重要影响。电位差计可以实时监测电 镀液的电位和电流密度等参数，从而控制电镀的条件和过程。通过使用电位差计，可以避免因电镀液 状态不稳定而导致的镀层质量问题，提高产品的可靠性和一致性。
案例三：电位差计在环境监测中的应用
实验八用电位差计测量电池的电动势和内阻
实验三 用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。
实验仪器板式电位差计，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。
若将电压表并联到电池两端（图4－8－1）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 ＝E X －I ·r 的大小。
显然，只有当I ＝0时，电池两端的电压V 才等于电动势E X 。
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E X 呢？这就需要采用补偿法。
如图4－8－2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adE 0a 回路中ad 段的电位差与E 0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E 0，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E 0，因而其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r 1，则有10r I E ⋅=（4－8－1）再将E 0换成待测电池E X ，保持工作电流I 不变，重新移动d 点到d ’，G 仍为零。
设此时ad ’ 的电阻为r 2，则有2r I E X ⋅= （4－8－2） 比较上两式得012E r I r I E X ⋅⋅= 即 012X E r r E = （4－8－3） 显见，只要r 2／r 1和E 0为已知，即可求得E X 的值。
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
6
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
【预习思考题】
1．为什么要用 11 米长的电阻丝绕在木板上，用 1 米长 的电阻丝可不可以？结果如何？
2．如何根据检流计指针的偏转情况，来断定在本实验中 能够实现补偿状态？
3．与检流计 G 串联的电阻 R 能起什么作用？
7
实验十二 用线式电位差计测电池电动势
4．保持 Rn 不变（保持主回路中工作电流不变），先粗调（断开 K3），将 K2 倒向 ES ，改变插头 C ，按键 D 的位置，并断续按下滑 动接头 D ，使检流计 G 无偏转，后细调（合上 K3），使检流计 G 中指针无偏转，记下此时电阻丝的长度 LS . 5．稍稍改变一下 Rn 的阻值，重复实验步骤 3、4 . 6．重复步骤 5，测出八组 Lx、LS 值。
【实验内容】
1．按图连接十一线电位差计实验线路。接线时需断开所有的开 关，特别注意工作电池 E 的正、负极，应与标准电池 ES 和待测电池 Ex 的正、负极相对。否则，检流计 G 的指针总不会指到零。
2．将 Rn 置于一定的阻值，接通 K1 .
Rn
+ E - K1
C
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Ex + -
【实验原理】补偿原理
1．当 Ex > VCD 时，G 中有自右向左流动的电流（指 针指向一侧）。
2．当 Ex < VCD 时，G 中有自左向右流动的电流（指 针指向另一侧）。
3．当 Ex = VCD 时，G 中无电流，指针不偏转。
Rn
+E-
K1
I A
C C'
大学物理实验教案(用电位差计测电池电动势)
大学物理实验教案实验项目用电势差计测电池电动势教学目的1．了解补偿法的工作原理；2．了解标准电池的作用及使用方法；3．掌握线式和箱式电位差计的工作原理和使用方法。
实验原理假如将一个电动势可以任意调节的电源E o和待测电池E x按图1所示的线路连接(注意E o和E x要“同向”)。
根据欧姆定律，回路中的电流为xx gE EIr r R-=++式中r、xr、gR分别为E o、E x、检流计(G)的内电阻，如果0xE E≠，则I≠0，检流计(G)的指针将发生偏转。
适当调节电源E o的数值，使回路里的I=0，即检流计(G)中无电流通过。
那么E o和E x一定大小相等，方向相反，此时称电路的电位得到了补偿。
图1在补偿条件下，如果E o为已知，则E x就可以求得。
这种测电动势(或电压)的方法称为补偿法。
据此原理构成的测量电动势(或电压)的仪器叫做电位差计。
可见，构成电位差计一定需要一个E o，而且要求E o满足两个条件：(1)大小容易调节，以便能够和E x补偿；(2)电压稳定，并能准确地读数。
图2所示的是实用电位差计的原理电路。
电源E、限流电阻R p、标准电阻R ab串联成一闭合回路，称为工作回路。
工作回路中的电流I0叫做工作电流，其大小可以通过调节R p来控制。
当有稳定的工作电流I0流过工作回路。
则在电阻R ab上产生0~U ab(ab abU I R)的电压降。
在R ab上有两个滑动点C、D，改变C、D的位置就能改变C、D间的电位差U CD的大小(CD CDU I R)。
R CD是标准电阻R ab的一部分，其阻值可准确地知道。
若工作电流I0也能准确知道，那么U CD就起到了图1中E0的作用。
因此，用电位差计测量电动势(或电压)时，首先应对电位差计进行校准(把工作电流I0精确校准到所需要的数值)，然后再进行测量。
图2教学重点与难点重点：用电压补偿法进行相关物理量测量的基本原理和一般做法。
难点：1. 线式电位差计的校准与电池电动势的测量；2. 箱式电位差计的校准与电池电动势的测量。
用电位差计测量电池电动势
。
……………..
利用标准电池，通过改变R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。 用标准电池校准时，如图3所示，将K2合向“标准” 端，调节R大小，使检流计指针示零，此时校准回 路达到补偿状态,有Es=I0Rs.测量时保持工作电流不 变（即不再调节R）,将开关K2合向“未知”端，调 节电阻RX，使检流计指针示零，此时测量回路达到 补偿状态，显然有EX=I0RX
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。………………………………………………………………… 电位差计的补偿原理: 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E 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。
定流变阻式电位差计的工作原理如图3所示,由工 作电源E，滑线变阻器R、工作电源控制开关K1及 一均匀电阻Rab组成工作回路,其中R用于调节Rab 上电流的大小；由标准电池Es、检流计G、开关K2
及电阻Rs组成校准回路；由待测电池Ex、检流计G、 开关K2及电阻Rx组成测量回路；校准回路与测量回 路都属于补偿回路。电位差计的使用包括校准与测 量两大步骤
【实验内容】
……………………..
1.测量两节不同电池的电动势. 2.测量两节不同电池的内阻,其测量线路如图4所示, 设电源内阻为r,则 Vab=IR=E-Ir 所以有
E Vab r R Vab
用电位差计测出E,Vab,若R为已知(如R=100Ω)则r可测出. 【注意事项】
大学物理实验(上)：用电位差计测电池电动势
选定C的插孔位置并移动D，使得LCD＝5.0930m。 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。
图中电阻ab为电位差计
内部的已知标准电阻，只要
工作电源的电动势E大于标
b
准电池的电动势E0，滑动d 点就可以找到使得检流计G
无电流的平衡点，此时ad段
的电位即为E0。该过程称为 “校准”。
设ad段电阻为r1，则有： E0 I r1
工作电源E
工作电源E
a
b
d
G
标准电池 E0
a
b
d
G
待测电池E x
用电位差计测电池电动势
一、基本原理
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
ExΒιβλιοθήκη IrV只有当I＝0时，电池两端 的电压才等于电动势Ex。 这就需要用补偿法。
电位差计是用比较法测量电位差的仪器。
工作电源E
a d
G
标准电池 E0
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 nU0
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'
电位差计测电动势
电位差计测电动势电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。
在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。
线式电位差计是一种教学型板式电位差计，通过它的解剖式结构，可以更好地学习和掌握电位差计的基本工作原理和操作方法。
【实验目的】1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计；2. 理解电位差计的工作原理－－补偿原理；3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法；4. 熟悉指针式检流计的使用方法。
【实验仪器】•• 板式电位差计、检流计、滑线变阻器、电阻箱、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀开关、单刀（双刀）双掷开关图1电位差计实物图【实验原理】电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。
如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。
因为将电压表并联到电源两端，就有电流I 通过电源的内部。
由于电源有内阻0r ，在电源内部不可避免地存在电位降0Ir ，因而电压表的指示值只是电源的端电压（0Ir E U -=）的大小，它小于电动势。
显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I 为零。
此时，电源的端电压U 才等于其电动势E 。
怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢？1. 补偿原理•• 如图2所示，把电动势分别为s E 、x E 和检流计G 联成闭合回路。
当s E <x E 时，电流方向如图所示，检流计指针偏向一边。
当s E >x E 时，电流方向与图示方向相反，检流计指针偏向另一边。
只有当x E E s =时，回路中才没有电流，此时i ＝0，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。
反过来说，若i ＝0，则x E E s =。
图2 补偿电路2. 电位差计的工作原理如图3所示，AB 为一根粗细均匀的电阻丝，它与滑线变阻器p R 及工作电源E 、电源开关1K 组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流0I ；由待测电源x E 、检流计G 、电阻丝CD 构成的回路D K CG E 2x 称为测量回路;由标准电源s E 、检流计G 、电阻丝CD 构成的回路D K CG E 2s 称为定标（或校准）回路。
物理实验教案：用线式电势差计测电池的电动势
电动势 Ex 可测出。 四、实验内容与步骤
1、按线式电势差计实验线路图正确接线。
2、校准电势差计。
⑴估算 L'x 根据室温查出标准电池的电动势，记录在数据表上；取 Ls 为 6m ，算出单位长度电阻丝上的 电压降 M Es / Ls ；将万用电表调至直流 2V 档，粗测待测电池电动势 Ex' ，记录于数据表中，由 L'x Ex' / M ，估算出测量 Ex 所需电阻丝的大概长度。 ⑵粗校:将 Rn1 （滑线变阻器）、 Rn2 （电位器）调到中间位置，合上 K1 （此时 K2 、 K3 断开）， 接通工作回路；将 C 端插入 6 号接线柱， D 端与 0 号接线柱密切接触，用万用电表直流 2V 档测 6 号和 0 号接线柱间电压，调节 Rn1 使之约为 1.02 伏；将检流计解锁，调节其机械零点； K3 断 开，将换向开关 K2 合向标准电池，接通校准回路，按下检流计电计钮，调节 Rn2 ，使检流计指 针指零。
⑶细校:合上 K3 ，使保护电阻 R 短路，微调 Rn2 ，使检流计指针再次指零，此时电势差计被 校准（即工作电流被校准）。
3、测量未知电动势
⑴粗测:断开 K3 ，保持 Rn1 、 Rn2 不变，将 K2 合向待测电池，接通待测回路；根据 L'x 选择 C 、 D 端位置，接通检流计，使 D 端与电阻丝点接触，寻找使检流计指针指零的接触点。
⑵多次测量
测量次数 (n)
1
2
3
4
5
Lx (m) Lx (m) 2.数据处理
⑴计算 Ex
Ex
Lx Es Ls
V
⑵计算不确定度
电势差计使用的电阻丝往复绕在 11 个接线柱上，考虑其缠绕不均，估计每米误差为 0.002m ，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
精制知识
14
精制知识
15
五、实验步骤
1、按图3连接线电路，注意EN和EX 的极性不要接错。补偿回路中的K3
是一个保护开关组，以保护检流计。
RP用电阻箱连接。检流计、电阻箱
和标准电池的使用参看本章的“电 磁学实验须知”。
精制知识
16
2、用万用表粗测干电池的端电压；由标准 电池上的温度计查出室温t及该温度下的标 准电动势。根据粗测值和标准电势选取电源
势值。利用公式（3）可精确的得 到EX的电势值。
精制知识
20
六、实验数据记录和处理处理
1、按下列表格记录有关数据。 2、由测量的数据，利用公式 （3）计算被测干电池的电动势EX。 3、计算测量结果的不确定度， 写出结果表达式。 4、给出误差分析。
精制知识
21
有关公式如下：
精制知识
22
精制知识
23
电压E数值；确定电位差计量程（即EN/LN）， 原则是E＞EN和EX；十一米长电阻丝总的电 压也要大于EN和EX。例如：EX粗测值为1.5V， EN在20℃时的电势值为1.01862V，E可以选
取3V。量程可以定为0.2000V/m
（EN/LN=0.2000伏/米），从量程可以算出
十一米电阻丝上的总压降为2.2000V，这时
精制知识
3
电位差计是精密测量中应用得最广的仪器 之一，不但用来精确测量电动势、电压， 还可以测量所有可以变换为电压的物理量， 如：电流和电阻、温度、压力、位移和速 度等，还可用来校准精密电表和直流电桥 等直读式仪表。在非电参量的电测法中也 占有重要地位。本实验就是利用补偿法的 电位差计测量电阻的阻值。
精制知识
6
显然，只有当I＝0时，电池两端的电压V才 等于电动势EX。
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 。
精制知识
7
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，因而其它各 段的电位差就为已知，然后再用这已
的长度上的电势正好等于标准电 池的电势，也确定了电阻丝单位 长度上的电势值。注意保护开关
组K3在调整RP时，要按粗、中、细
顺序转换。
精制知识
19
5、测量。根据EX粗测值及公式（3） 估算出LX的长度，将a、b之间距离 调整到LX的长度上，将K2合向EX， 接通检流计，再仔细调整LX的长度 使检流计指零，记下LX的长度，此 时LX长度上的电势正好等于EX的电
b组成。
精制知识
10
（1）“校准”。将图中开关K合向标准 电池EN侧，调节a、b接点使其为一预定 阻值Rab，调节RP使检流计G指零，显然
有
I=EN/Rab （5.7—1） 其中EN的电势值已知，Rab可从电阻RMN上
读出，因此，这一步骤的目的是使工作
回路中的RMN内流过一个已知的“标准” 电流I。
知电位差与待测量相比较。
精制知识
8
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
点接入电路代替精E制知X识即可测出。
9
直流电位差计的基本原理图，可分为 两部分：第一部分为工作回路，由直
流稳压电源E，可变限流电阻RP和精密 电阻RMN串联成一个闭合回路。第二部 分是测量回路，由检流计G、标准电 池EN、开关K和在RMN上可变接触点a、
七、注意事项：
１，按回路法连接线路，不容易出错； ２，检流计指针的固定开关要打开，点击
要按下才能接通。 ３，测量时主回路的测量点的高电位要和
测量回路中被测电阻电压的高电位相连接。
精制知识
24
４，测量时，保护开关先放在粗调，找到 平衡点后，再合到细调，重新找到平衡点。
５，重复测量的含义：左右滑动触点到检 流计开始左右偏转的位置，记录这些左右 点的位置。
大学物理实验
用电位差计测量电池的电动势
北京工业大学 王吉有
精制知识
1
内容介绍
一，引言 二，实验目的 三，实验原理
四，实验仪器 五，实验步骤 六, 实验数据记录和处理处理 七，注意事项 八，思考题 九，相关知识
精制知识
2
一、引言
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。
RP大约在几十欧左右。
精制知识
17
3、根据量程和标准电池
的电势值计算出校准时LN
的长度。如上述例子中
LN=1.01862/0.2000=5.09
31m。
精制知识
18
4、校准电位差计。接通电源E，K2 合向EN，将a、bRP使检流计指零。这时LN
精制知识
25
八、思考题
1、为什么校准时先要查出EN值，计算出LN 值并预置在电阻丝上a、b之间？
2、“校准”或“测量”时发现检流计指针 总朝一个方向偏转，这可能有哪几种原因？
３，测量时检流计指针不偏转的原因？ ４，如何重复测量6实验数据？
精制知识
26
九、相关知识
用电位差计测量未知电动势（电压），就 是将未知电压与电位差计上的已知电压相 比较，这时被测的未知电压回路无电流， 测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准 电池（具体等级），标准电阻以及高灵敏 度的检流计。电位差计的测量准确度可达 到 0.0001% 。另外，市面上销售的便携式 电位差计。
精制知识
11
（2）“测量”。将开关合向待测电势
EX一侧，保持I不便，调节a、b接点之
间电阻使检流计指零。如果这时读出的
电阻值为RX（图中虚线部分），则有 EX = IRX = ENRX/Rab （5.7—2） 乘积IRX是测量回路中一段电阻上的分
压，叫作补偿电压。
精制知识
12
四、实验仪器
精制知识
精制知识
4
二、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。
精制知识
5
三、实验原理
1，问题的提出：
若将电压表并联到电池两端（图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＝EX－I·r的大小。