直流电位差计测电动势

实验三、直流电位差计测电动势

【实验目的】

1、掌握电位差计的工作原理和结构特点。

2、学习电位差计测量电池的电动势和内阻。 【实验仪器】

直流电位差计实验仪、滑线式十一线电位差计、导线 【实验原理】

1、补偿原理

补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势，其原理可用图1来说明。E n 为可调标准电源，中间串联一个检流计G 接成闭合回路。如果要测电源x E 的电动势，可通过调节 电源E n ，电路没有电流，此时表明x n E E =，这时电路处 于补偿状态。若已知补偿状态下E n 的大小，就可确定x E ， 这种利用补偿原理测电位差 的方法叫补偿法。

2

、电位差计原理

图2 定标 图3 测量未知电动势

根据补偿法测量电位差的实验装置称为电位差计，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，它相当于补偿电路图1中的En ，提供了一个可变电源。

本实验采用滑线式十一线电位差计，电阻AB R 是11m 长均匀电阻丝。按图2连线，移动滑动头M 、N ，使M 、N 之间的电阻为s R ，调节工作电路中的电阻R ，使补偿回路达到平衡，即流过检流计G 的电流为零，此时s s E IR =;按图3连线，调节M ’、N ’之间长度，使M ’、N ’点间的电位差等于待测电动势x E ，此时流过检流计G 的电流为零，

达

图1 补偿法

到补偿。设M ’、N ’点间电阻为x R ，则 x x E IR =

可以得： x x s x s s x s

s

s

R l E E E E l

R l l ==

=

其中

s s

E l 的值可以通过调节电位差计工作电流来实现，称之为电阻丝长度上的电压

降。实验中先调整电位差计的工作电流就是定出电阻丝长度上的电压降，然后测出x E 得到补偿时电阻丝M ’N ’的长度x l ，也就测出了待测电动势x E 的大小，这样电动势的测量就转化为长度的测量。

3、测量电池的内阻

如果电池的电动势为x E ，合上开关后电路中有电流I 通过，则电池两端的电压为U,则有

图4 测电池的内阻

实验中可先测出x E 被补偿时电阻丝长度x l ，然后再测出U 被补偿时候的电阻丝长度 ，则有 根据上式可以求出电池内阻r 。 实验内容

1定标。

将MN 间长度mn L 固定在5.0930m,断开K 3,合上1K ，2K 倒向s E 。调整R 使检流计大致无偏转，合上K 3反复调R ，直到检流计无偏转。此时单位长度的电压降0.2000V /m A =。

2测量两未知电动势x E 。

将2K 倒向x E ，断开K 3，调整MN 间长度，使检流计大致指零，合上K 3并 反复调MN 之间距离，直到检流计再次指零，记下此时mn L ，则待测电池电动势

x m n E A L =。

3测量其中一种电池的内阻 说明：电位差计的接线参考教材

U U U =

U I

U

R

x x x E E E r R

---==∙'

'

'x x

x

l l r R

l

-=

'

x

l