伏安分析法实验
伏安法测电源电动势和内阻的误差分析三法详解
伏安法测电源电动势和内阻的误差分析三法详解王守平(中央民族大学附属中学海南陵水分校ꎬ海南陵水５７２４００)摘㊀要:误差分析是实验的重要环节ꎬ目前高中学生对实验误差分析的认识相对比较模糊ꎬ甚至有错误.本文分别从定性分析㊁定量分析两个维度对伏安法测量电源电动势和内阻的误差进行分析ꎬ使学生明晰如何选择测量电路.关键词:误差分析ꎻ伏安法ꎻ图像法中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２３)１６－０１２２－０３收稿日期:２０２３－０３－０５作者简介:王守平(１９７４.９－)ꎬ男ꎬ山东省安丘人ꎬ硕士ꎬ高级教师ꎬ从事高中物理教学研究.０引言伏安法测电源电动势和内阻的误差分析是教师教学和学生学习的难点.两种不同接法的电路造成的系统误差不同ꎬ结论比较容易记忆ꎬ但推导过程相对比较复杂.学生往往只记住结果ꎬ记不住甚至看不懂推导过程ꎬ但如果只记住结果的话ꎬ时间长了容易记混ꎬ而且如果不懂得其中的原理的话ꎬ对于两种实验电路的选择也会出现困难ꎬ因此笔者总结了三种不同的推导方法ꎬ给出超详细的推导过程ꎬ争取让基础一般的同学也能看得懂ꎬ也可供教师做教学参考.１推导方法首先ꎬ我们要清楚本实验可供选择的两种电路ꎬ如图１所示ꎬ我们称之为电流表外接电路(相对电源)ꎬ后文中简称为外接法.如图２所示ꎬ我们称之为电流表内接电路(相对电源)ꎬ后文中简称为内接法.图１图２１.１方法一:替代法１.１.１外接法由Ｅ测＝Ｕ＋Ｉｒ测得Ｕ＝－ｒ测Ｉ＋Ｅ测①由Ｅ真＝Ｕ＋(Ｉ＋ＵＲＶ)ｒ真２２１得Ｅ真＝Ｕ＋Ｉｒ真＋ＵＲＶｒ真Ｅ真＝Ｕ(１＋ｒ真ＲＶ)＋Ｉｒ真即Ｅ真＝Ｕ(ＲＶ＋ｒ真ＲＶ)＋Ｉｒ真则Ｕ＝－ＲＶｒ真ＲＶ＋ｒ真Ｉ＋ＲＶＲＶ＋ｒ真Ｅ真②在①②两式中ꎬＵ㊁Ｉ的含义是相同的ꎬ故两式中对应的斜率和截距相同ꎬ可相互替代ꎬ即ｒ测＝ＲＶｒ真ＲＶ＋ｒ真ꎬ可见ꎬ内阻的测量值其实是其真实值和电压表内阻的并联值ꎬ故有ｒ测<ｒ真ꎬ且当ｒ真≪ＲＶ时误差很小.同时Ｅ测＝ＲＶＥ真ＲＶ＋ｒ真ꎬ故有Ｅ测<Ｅ真ꎬ且当ｒ真≪ＲＶ时误差很小ꎬ由于一般的干电池的内阻很小ꎬ因此ꎬ测一般干电池的电动势和内阻时采用外接法.１.１.２内接法由Ｅ测＝Ｕ＋Ｉｒ测得Ｕ＝－ｒ测Ｉ＋Ｅ测①由Ｅ真＝Ｕ＋Ｉ(ｒ真＋ＲＡ)得Ｕ＝－(ｒ真＋ＲＡ)Ｉ＋Ｅ真②同理ꎬ在①②两式中ꎬＵ㊁Ｉ的含义是相同的ꎬ故两式中对应的斜率和截距相同ꎬ可相互替代ꎬ即ｒ测＝ｒ真＋ＲＡꎬ可见ꎬ内阻的测量值其实是其真实值和电流表内阻的串联值ꎬ故有ｒ测>ｒ真ꎬ且当ｒ真≫ＲＡ时误差很小.同时Ｅ测＝Ｅ真ꎬ即电动势的测量值没有系统误差ꎬ由于一般的干电池的内阻很小ꎬ不能用这种内接法ꎬ但当电池的内阻很大时ꎬ如水果电池ꎬ可以用这种方法.１.２方法二:解析法１.２.１外接法Ｅ测＝Ｕ１＋Ｉ１ｒ测①Ｅ测＝Ｕ２＋Ｉ２ｒ测②得ｒ测＝Ｕ１－Ｕ２Ｉ２－Ｉ１③Ｅ测＝Ｕ１Ｉ２－Ｕ２Ｉ１Ｉ２－Ｉ１④Ｅ真＝Ｕ１＋(Ｉ１＋Ｕ１ＲＶ)ｒ真⑤Ｅ真＝Ｕ２＋(Ｉ２＋Ｕ２ＲＶ)ｒ真⑥解得内阻测量值和真实值的关系:ｒ测＝ＲＶｒ真ＲＶ＋ｒ真ꎬＥ测＝ＲＶＲＶ＋ｒ真Ｅ真１.２.２内接法Ｅ真＝Ｕ１＋Ｉ１(ｒ真＋ＲＡ)⑦Ｅ真＝Ｕ２＋Ｉ２(ｒ真＋ＲＡ)⑧ｒ测＝ｒ真＋ＲＡꎬＥ测＝Ｅ真１.３方法三:图像法１.３.１外接法实验得到的电压表的读数Ｕ和电流表的读数Ｉ之间的关系图像ꎬ即Ｕ－Ｉ图像ꎬ如图３中实线所示ꎬ由于电压表的读数Ｕ就是该电路的路端电压ꎬ无误差ꎬ但由于电压表的分流作用ꎬ使得电流表的读数Ｉ不是流过电源的干路电流Ｉ真ꎬ它们的关系是Ｉ真＝Ｉ＋ＩＶꎬ因此图３中的图线偏离真实ꎬ导致电动势和内阻的测量存在误差ꎬ可对图线进行修正ꎬ在图线上任取一点Ｂꎬ它的坐标为(ＩＢꎬＵＢ)ꎬ其中ＵＢ是准确值ꎬ这时流过电压表的电流ＩＶ＝ＵＢＲＶꎬ可求出Ｉｖꎬ过ＩＢ＋Ｉｖ作竖直线ꎬ与ＵＢＢ的延长线交于Ｂᶄ点ꎬＢᶄ点即Ｂ点的真实位置.由于Ｕ＝０时ꎬＩｖ＝０ꎬ此时Ｉ真＝Ｉꎬ可知:图线的横截距Ｉｍ也是真实图线上的横截距ꎬ连接Ｉｍ和Ｂᶄ并延长与纵轴交于一点ꎬ此纵截距就是电动势的真实值Ｅ真ꎬ两图线比较可得ꎬＥ测<Ｅ真ꎬｒ测<ｒ真.图３３２１误差有多大呢?下面推导误差的具体大小:过Ｅ测点的水平线与Ｅ真㊁Ｉｍ的连线交于Ｃ点ꎬ线段Ｅ真Ｃ的大小表示当Ｉ测＝０时通过电压表中的电流ＩＶ０ꎬ因此ＩＶ０＝Ｕ测ＲＶꎬ由于三角形Ｅ真Ｅ测Ｃ与三角形Ｅ真ＯＩｍ为相似三角形ꎬ故有:Ｅ真－Ｅ测Ｅ真＝ＩＶ０Ｉｍꎬ又由于Ｉｍ＝Ｅ测ｒ测ꎬ故有:Ｅ真－Ｅ测Ｅ真＝Ｕ测ＲＶＥ测ｒ测＝ｒ测ＲＶ可得:Ｅ真ＲＶ－Ｅ测ＲＶ＝Ｅ真ｒ测移项得:Ｅ真(ＲＶ－ｒ测)＝Ｅ测ＲＶꎬ求得:Ｅ测＝ＲＶ－ｒ测ＲＶＥ真①又由于ｒ测＝Ｅ测Ｉｍꎬ将①式代入得:ｒ测＝ＲＶ－ｒ测ＲＶＥ真Ｉｍ再将ｒ真＝Ｅ真Ｉｍ代入得:ｒ测＝ＲＶ－ｒ测ＲＶｒ真移项得:ｒ测ＲＶ＝ＲＶｒ真－ｒ测ｒ真求得:ｒ测＝ＲＶｒ真ＲＶ＋ｒ真再将ｒ测＝ＲＶｒ真ＲＶ＋ｒ真代入①式得:Ｅ测＝ＲＶ－ＲＶｒ真ＲＶ＋ｒ真ＲＶＥ真＝(１－ｒ真ＲＶ＋ｒ真)Ｅ真＝ＲＶＲＶ＋ｒ真Ｅ真即Ｅ测＝ＲＶＲＶ＋ｒ真Ｅ真１.３.２内接法由于电流表的读数就是干路电流ꎬ无误差ꎬ但由于电流表的分压作用ꎬ使电压表的示数不是电路的路端电压Ｕ真ꎬ它们的关系是Ｕ真＝Ｕ＋ＵＡꎬ故图４中的实线所示图线偏离真实ꎬ导致电动势和内阻的测量存在误差ꎬ可对图线进行修正ꎬ在图线上任取一点Ｄꎬ它的坐标为(ＩＤꎬＵＤ)ꎬ其中ＩＤ是准确值ꎬ这时电流表两端的电压ＵＡ＝ＩＤＲＡꎬ可求出ＵＡꎬ过纵轴上ＵＤ＋ＵＡ的点ꎬ作一条与横轴平行的直线ꎬ与ＩＤＤ所在的竖直线交于Ｄᶄ点ꎬＤᶄ点即为Ｄ点的真实位置.当Ｉ＝０时ꎬＵＡ＝０ꎬ此时电压表的测量值和真实值相等ꎬ因此图线上的纵截距也是真实图线上的纵截距ꎬ统一用Ｅ来表示ꎬ连接ＥＤ两点并处处延长交横轴于一点Ｉｍ真ꎬ图线ＥＩｍ真就是真实图线ꎬ可知电动势Ｅ测＝Ｅ真ꎬ无误差.内阻ｒ测>ｒ真.图４综上所述ꎬ通常情况下ꎬ利用电流表外接实验电路ꎬ电动势和内阻的测量值均小于真实值ꎬ但误差小ꎻ而电流表内接实验电路ꎬ电动势的测量值不存在系统误差ꎬ而且内阻的测量值大于真实值会产生很大的误差.故伏安法测电源电动势和内阻的实验电路常采用电流表外接电路.参考文献:[１]保罗 齐泽维茨ꎬ等.物理原理与问题[Ｍ].钱振华ꎬ沈珊雄ꎬ徐在新ꎬ译.杭州:浙江教育出版社ꎬ２００８.[２]陈忠.伏安法测定电源电动势和内阻的误差分析[Ｊ].中学理科园地ꎬ２０１２(０６):６４－６５.[３]张小创.测量电源电动势和内阻实验误差分析[Ｊ].数理化学习(教育理论版)ꎬ２０１３(０３):４.[４]朱伟华.伏安法 测定电源的电动势和内阻 的系统误差分析与消除[Ｊ].中国教育技术装备ꎬ２００９(１６):１８５－１８６.[责任编辑:李㊀璟]４２１。
伏安法测电阻电阻实验报告
伏安法测电阻电阻实验报告伏安法测电阻电阻实验报告引言：电阻是电学基础中的重要概念之一，它在电路中起着限制电流流动的作用。
为了准确测量电阻值，科学家们发展出了伏安法这一实验方法。
本文将介绍伏安法测电阻的原理、实验步骤和结果分析。
一、实验原理伏安法是通过测量电阻两端的电压和电流，利用欧姆定律来计算电阻值的一种实验方法。
根据欧姆定律，电阻R等于电压U与电流I的比值，即R=U/I。
在实验中，我们可以通过改变电阻两端的电压或者电流来观察电阻的变化。
二、实验步骤1. 准备实验装置：将电阻器、电流表、电压表和电源连接好，确保电路连接正确无误。
2. 调节电流：将电流表的量程调至适当范围，根据实验要求设置所需电流值。
3. 测量电压：用电压表测量电阻两端的电压，并记录下来。
4. 计算电阻：根据欧姆定律，将测得的电压值除以电流值，即可得到电阻的数值。
三、实验结果分析在实验中，我们选择了几个不同的电阻值进行测量，并记录下了相应的电压和电流数据。
通过计算，我们得到了一系列的电阻数值。
在分析这些数据时，我们可以观察到以下几个现象：1. 直线关系：根据欧姆定律，电阻与电压和电流之间应该呈现线性关系。
通过绘制电压-电流图像，我们可以发现这种线性关系。
实验结果表明，电阻值与电压成正比，与电流成反比。
2. 非线性关系：在某些特殊情况下，电阻与电压和电流之间可能呈现非线性关系。
这可能是由于电阻器本身的特性或者电路中其他元件的影响所导致的。
在实验中，我们可以通过观察电压-电流图像的形状来判断是否存在非线性关系。
3. 温度影响：电阻值与温度也有一定的关系。
在实验过程中，我们可以通过改变电阻器的温度来观察电阻值的变化。
实验结果表明，电阻值随温度的升高而增加。
四、实验误差分析在实验中，由于各种因素的存在，可能会导致实际测量值与理论值之间存在一定的误差。
主要的误差来源包括仪器误差、电源波动、电路接触不良等。
为了减小误差，我们可以采取以下措施：1. 仪器校准：定期对实验仪器进行校准，确保其准确度和稳定性。
伏安法测电阻实验报告2页
伏安法测电阻实验报告2页实验报告实验名称：伏安法测电阻一、实验目的1.学习和掌握伏安法测电阻的基本原理和方法。
2.观察和分析电阻在不同电压和电流条件下的表现。
3.通过实验操作，提高动手能力和解决问题的能力。
二、实验原理伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律，即电阻等于电压与电流的比值。
具体来说，已知流过电阻的电流和电阻两端的电压，可以通过以下公式计算电阻值：R = U / I其中，R为电阻值（单位：Ω），U为电阻两端的电压（单位：V），I为流过电阻的电流（单位：A）。
三、实验步骤1.准备实验器材：伏安法测电阻实验需要电源、电阻器、电压表、电流表和导线等。
在实验开始前，需要将这些器材准备齐全，并检查其性能。
2.连接电路：将电压表和电流表按照正确的方法连接在电路中。
注意电流表应串联在电路中，电压表应并联在电阻器两端。
同时，连接电路时应注意安全，避免短路或开路。
3.调节电阻器：将电阻器调节到适当的阻值，以便在实验中获得合适的电压和电流。
4.调节电压和电流：调节电源的电压，以便得到需要的电流和电压值。
在实验过程中，需要注意观察电流表和电压表的读数，并记录下来。
5.计算电阻值：根据实验记录下的电压和电流值，利用欧姆定律计算电阻值。
注意对于不同的电阻值，可能需要多次测量并取平均值以提高实验精度。
四、实验结果与数据分析实验数据如下表所示：根据上表数据，可以得出以下结论：1.随着电压的增大，电流也相应增大。
这说明电阻器的阻值是线性变化的。
2.通过计算不同电压和电流条件下的电阻值，可以发现电阻值随着电压的增大而增大，但变化幅度逐渐减小。
这可能是因为电阻器具有一定的温度系数，导致电阻值随温度升高而略有增加。
3.通过多次测量并取平均值，可以减小实验误差，提高实验精度。
根据实验数据，可以计算出平均电阻值为187.5Ω（平均电阻值=（50+100+150+200+250）/5）。
五、实验结论通过本实验，我们验证了伏安法测电阻的基本原理和方法，观察了电阻在不同电压和电流条件下的表现，并通过实验数据得出了一些有价值的结论。
实验十 循环伏安法分析
实验十循环伏安法分析一、实验目的1.仔细阅读理解本讲义和相关资料，掌握循环伏安法的基本原理。
2.熟练使用循环伏安法分析的实验技术。
二、实验原理循环伏安法（Cyclic Voltammetry, 简称CV）往往是首选的电化学分析测试技术，非常重要，已被广泛地应用于化学、生命科学、能源科学、材料科学和环境科学等领域中相关体系的测试表征。
现代电化学仪器均使用计算机控制仪器和处理数据。
CV测试比较简便，所获信息量大。
采用三电极系统的常规CV实验中，工作电极（The Working Electrode, 简称WE）相对于参比电极（the Reference Electrode，简称RE）的电位在设定的电位区间内随时间进行循环的线表1. 图1的实验条件和一些重要解释零，所以RE的电位在CV实验中几乎不变，因此RE是实验中WE电位测控过程中的稳定参比。
若忽略流过RE上的微弱电流，则实验体系的电解电流全部流过由WE和对电极（The Counter Electrode，简称CE）组成的串联回路。
WE和CE间的电位差可能很大，以保证能成功地施加上所设定的WE电位（相对于RE）。
CE也常称为辅助电极（The Auxiliary Electrode, 简称AE）。
分析CV实验所得到的电流-电位曲线（伏安曲线）可以获得溶液中或固定在电极表面的组分的氧化和还原信息，电极|溶液界面上电子转移（电极反应）的热力学和动力学信息，和电极反应所伴随的溶液中或电极表面组分的化学反应的热力学和动力学信息。
与只进行电位单向扫描（电位正扫或负扫）的线性扫描伏安法（Linear Scan Voltammetry，简称LSV）相比，循环伏安法是一种控制电位的电位反向扫描技术，所以，只需要做1个循环伏安实验，就可既对溶液中或电极表面组分电对的氧化反应进行测试和研究，又可测试和研究其还原反应。
循环伏安法也可以进行多达100圈以上的反复多圈电位扫描。
伏安法实验步骤
伏安法实验步骤伏安法是一种常用的电化学分析方法，用于测量电化学系统中的电流与电压之间的关系。
这种方法可以在实验室中对电化学反应进行定量研究，并通过绘制伏安曲线来分析反应动力学和反应机理。
下面将介绍伏安法实验的步骤。
1. 实验前准备在进行伏安法实验之前，需要准备好实验所需的仪器和试剂。
常用的仪器包括电化学工作站、电化学池、参比电极、工作电极等。
试剂方面需要根据实验需求选择合适的电解液和溶液。
2. 实验装置搭建将电化学池放置在电化学工作站上，并连接好参比电极和工作电极。
确保电极与电解液充分接触，避免气泡产生干扰。
调整电化学工作站的参数，如电流范围、电压范围等，以适应实验需求。
3. 实验条件设定根据实验目的和样品性质，确定实验条件，如电解液浓度、电流扫描速率等。
这些条件会对实验结果产生影响，需要合理选择并进行调整。
4. 清洗和极化在开始实验之前，需要对电极进行清洗和极化处理，以确保实验结果的准确性。
清洗电极时可以使用适当的溶液，如酸性溶液或碱性溶液，去除表面的杂质。
极化处理可以通过施加一定电压或电流在电极上，使其达到稳定状态。
5. 伏安曲线测量根据实验条件设定好参数后，开始进行伏安曲线的测量。
通过改变电压或电流的大小，记录下相应的电流或电压值。
可以选择不同的扫描方向和扫描速率，以探究反应的动力学特性。
6. 数据处理和分析实验结束后，需要对所得数据进行处理和分析。
可以通过绘制伏安曲线图来观察电流与电压之间的关系，并找出可能的氧化还原峰。
根据峰的位置和形状，可以推断出反应的机理和动力学特性。
7. 结果讨论和结论根据实验结果进行讨论和分析，解释所观察到的现象和现象背后的原因。
可以比较不同实验条件下的结果，找出影响实验结果的因素。
最后得出结论，总结实验的目的和意义。
通过上述步骤，我们可以进行伏安法实验，并得到相应的实验结果。
这种方法可以应用于各种电化学体系的研究，如电化学腐蚀、电化学合成等。
同时，伏安法还可以用于分析和检测样品中的物质，具有广泛的应用前景。
电分析化学循环伏安法
电分析化学循环伏安法电分析化学循环伏安法（cyclic voltammetry, CV）是一种常用的电化学测量方法，主要用于研究电催化反应、电极传感器和电化学反应机理等方面。
本文将对循环伏安法的原理、实验步骤和应用进行详细阐述。
一、原理循环伏安法是利用外加电压的正反向扫描，通过测量电流与电势之间的关系来研究溶液中的电化学反应。
在扫描过程中，电势以一个循环进行周期性变化，通常为从较负的起始电势线性扫描至较正的最大电势，然后再线性扫描回到起始电势。
电流与电势之间的关系可绘制出伏安图。
根据循环伏安曲线上出现的峰电流和峰电势，可以获取溶液中的电极反应的动力学和热力学信息。
峰电流的大小与反应速率成正比，而峰电势则反映了此反应的标准电势。
通过分析伏安图中的特征峰电流和峰电势，可以确定反应是否在电极表面发生，电化学反应的机理以及电极表面的反应活性等信息。
二、实验步骤1.准备实验样品和电化学池：将待测物溶解于合适的溶剂中，配制成一定浓度的电解液。
将工作电极（常用玻碳电极）、参比电极和计时电极放入电化学池中，确保其充分浸泡于电解液中。
2.建立电位扫描程序：选择适当的起始电位、终止电位和扫描速率。
起始电位为一般为较负值，终止电位为较正值。
扫描速率根据实验需求选择，通常为3-100mV/s。
3.进行循环伏安实验：在实验过程中，通常需要稳定电极电势一段时间，直到电流达到平衡。
然后开始正向扫描，直至到达终止电位。
接着进行反向扫描，回到起始电位。
整个循环过程称为一个循环。
4.记录电流-电势数据：记录正反向扫描过程中的电流与电势数据，通常以图形的形式记录，即伏安图。
按照实验需要的精度和时间，可以选择多次重复扫描，以提高实验结果的准确性。
三、应用1.电催化反应研究：循环伏安法可用于研究电催化剂的活性和稳定性，提供电催化反应的动力学和热力学参数。
通过优化电催化剂的结构和组成，可以提高电极催化剂的效能。
2.电极材料评估：通过对循环伏安曲线的分析，可以确定电极材料的氧化还原能力和稳定性。
伏安法测电阻的误差分析(精)
伏安法测E、r误差分析的三种方法实验常进行误差分析，下面就伏安法测电源的电动势和内阻实验谈三种误差分析的方法。
一、公式法伏安法测电源的电动势和内阻实验通常有两种可供选择的电路，如图1、图2所示，若采用图1电路，根据闭合电路欧姆定律，由两次测量列方程有E测=U1+I1r，E测=U2+I2rE测=解得I2U1-I1U2U-U2，r测=1I2-I1I2-I1若考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电路欧姆定律有：⎛⎛U⎫U⎫E真=U1+ I1+1⎪r，E真=U2+ I2+2⎪rRV⎭RV⎭⎝⎝解得E真=I2U1-I1U2U1-U2>E测，r真=>r测U1-U2U1-U2I2-I1-I2-I1-RVRV即测量值均偏小。
若采用图2电路，若考虑电流表和电压表的内阻，应用闭合电路欧姆定律有E真=U+I1(r+RA)，E真=U2+I2(r+RA)解得E真=I2U1-I1U2U-U2=E测，r真=1-RA<r测I2-I1I2-I1二、图象法为了减少偶数误差，可采用图象法处理数据：不断改变阻器的阻值，从伏特表、安培表上读取多组路端电压U和电源的电流I的值，然后根据多组U、I 值画出电源的U—I图象，图线在纵轴上的截距就是电源的电动势E，图线的斜率就是电池的内阻r。
图1电路误差来源于伏特表的分流，导致电源电流的测量值I测（即安I真=I测+培表的示数）比真实值偏小，伏特表的内阻）。
因对于任意一个URV（U为伏特表的示数，RV为，总有U值I真>I测，其差值∆I=I真-I测=U测-I测图线AB和修正后的电源真实URV，随U的减小而减小；当U＝0时，△I＝0。
画出U真-I真图线AC，如图3所示，。
比较直线AB和AC纵轴截距和斜率，不难看出E测<E真，r测<r真图2电路误差来源于安培表的分压，致使路端电压的测量值伏特表的示数）总比真实值偏小，其间差值U测（即（I∆U=U真-U测=IRA为安培表的示数，RA为安培表的内阻）随电源电流I的减小而减小；当I＝0时，△U＝0。
伏安特性实验报告结论(3篇)
第1篇一、实验概述伏安特性实验是电学基础实验之一，旨在通过测量电学元件在电压与电流作用下的关系，绘制出伏安特性曲线，从而分析元件的电阻特性。
本实验采用逐点测试法，对线性电阻、非线性电阻元件的伏安特性进行了测量和绘制。
二、实验目的1. 理解伏安特性曲线的概念，掌握伏安特性曲线的绘制方法。
2. 通过实验验证欧姆定律，了解电阻元件的伏安特性。
3. 分析非线性电阻元件的特性，掌握其应用领域。
三、实验原理1. 伏安特性曲线：在电阻元件两端施加电压，通过电阻元件的电流与电压之间的关系称为伏安特性曲线。
根据伏安特性的不同，电阻元件分为线性电阻和非线性电阻。
2. 线性电阻：线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，斜率代表电阻值。
其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关。
3. 非线性电阻：非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。
四、实验步骤1. 准备实验仪器：直流稳压电源、直流电压表、直流电流表、电阻元件、导线等。
2. 连接实验电路：将电阻元件与直流稳压电源、直流电压表、直流电流表连接成闭合回路。
3. 测量电压与电流：逐步调节直流稳压电源的输出电压，记录对应的电流值。
4. 绘制伏安特性曲线：以电压为横坐标，电流为纵坐标，将实验数据绘制成曲线。
五、实验结果与分析1. 线性电阻伏安特性曲线：实验结果表明，线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。
斜率代表电阻值，与实验理论相符。
2. 非线性电阻伏安特性曲线：实验结果表明，非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线。
在低电压下，电阻值较小，随着电压的增大，电阻值逐渐增大，直至趋于饱和。
这与实验理论相符。
3. 伏安特性曲线的应用：通过伏安特性曲线，可以分析电阻元件在不同电压下的电阻值，从而了解电阻元件的电阻特性。
在工程实践中，伏安特性曲线对于设计电路、选择电阻元件具有重要意义。
化学实验报告——循环伏安法测乙酰氨基酚
循环伏安法测乙酰氨基酚一、实验目的和要求1、采用循环伏安法测定小儿泰诺糖浆中对乙酰氨基酚的浓度；2、学习用循环伏安法研究乙酰氨基酚的电化学氧化机理的方法。
二、实验内容和原理伏安分析法是一定电位下测量系统的电流，得到伏安特性曲线，根据伏安特性曲线进行定性定量分析的一种电化学方法。
物质的结构不同导致其氧化还原电位不同，这是伏安分析法定性分析的基础。
流过电极的电子数=参与反应的离子数×离子价态，i ∝反应物的数量∝反应物的浓度，这是伏安分析法定量分析的依据。
时间-电压曲线：电流-电压曲线：电极上所加电位称为激励信号。
如果电位激励信号为线性，则所获得的电流响应与电位的关系称为线性伏安扫描；如果电位激励信号是三角波信号，所获得的电流响应与电位激励信号的关系称为循环伏安扫描。
循环扫描时，扫描电压呈等腰三角形。
如果前半部扫描(电压上升部分)为化合物在电极上被氧化的阳极过程，则后半部扫描(电压下降部分)为还原产物重新被还原的阴极过程。
因此．一次三角波扫描完成一个氧化过程和还原过程的循环，故称为循环伏安法。
两个峰电流值及其比值，两个峰电位值及其差值是循环伏安法中最为重要的参数。
阳极扫描峰值电位E ap与阴极扫描峰值电位E cp的差值(△E p)可以用来检测电极反应是否是能斯特反应。
当一个电极反应的△E p接近2.3RT/nF(59/n mV，25℃)，以及氧化峰与还原峰电流值之比接近于1时，可以判断该反应为能斯特反应，即可逆反应。
当电极反应不可逆时，氧化峰与还原峰的峰值电位差值相距较大，相距越大，不可逆程度越大。
氧化峰电流与还原峰电流值的差距也反映了电极反应的可逆性。
一般地，利用不可逆波来获取电化学动力学的一些参数，如电子传递系数以及电极反应速率常数k ，电化学反应中的质子参与情况以及电催化问题等。
循环伏安法可以测定电活性物质的浓度，能够提供较多的有关电活性物质与电极表面发生电子转移的信息量，是研究电化学反应机理的最佳手段之一。
伏安特性实验报告分析
伏安特性实验报告分析引言伏安特性实验是电学实验中常用的一种实验方法，通过测量电流与电压之间的关系，来研究电路元件的性质和特性。
本报告旨在分析伏安特性实验中的实验结果，并探讨其中的物理原理。
实验装置和方法本次实验所用的装置包括直流电源、电阻箱、电压表、电流表和导线等。
具体的实验步骤如下：1. 搭建电路：将电阻箱连接到电源的正负极上，同时将电流表和电压表并联于电阻箱所连接的电路上。
2. 测量电流-电压关系：通过调节电阻箱的电阻值，测量不同电流下的电压值。
3. 记录实验数据：将测得的电流-电压数据记录下来，并绘制伏安特性曲线。
实验结果分析根据实验数据，我们可以绘制出电流-电压曲线，其中电流作为纵坐标，电压作为横坐标。
通过分析伏安特性曲线，我们可以得到以下几个结论：1. 电阻性质：根据实验数据和伏安特性曲线的形状，我们可以判断电阻的性质。
如果伏安特性曲线是直线关系，即电流与电压成正比，那么该电阻为线性电阻。
如果伏安特性曲线为曲线关系，那么该电阻为非线性电阻。
2. 电阻大小：通过实验数据中的电流-电压值，我们可以通过斜率来确定电阻的大小。
斜率越大，即电压变化较小而电流变化较大，说明该电阻的阻值较小。
反之，如果斜率较小，说明电阻的阻值较大。
3. 电阻的稳定性：通过多次测量同一个电阻下的电流-电压值，我们可以评估电阻的稳定性。
如果多次测量得到的数据相差较小，说明该电阻稳定性较好。
反之，如果多次测量得到的数据相差很大，说明该电阻稳定性较差。
4. 线性电阻的欧姆定律验证：根据欧姆定律，电流与电压成正比，即I = U/R，其中I为电流，U为电压，R为电阻。
通过实验数据可以验证欧姆定律的成立。
如果实验数据能够近似地满足I = U/R的关系，那么这个实验结果可以用来验证欧姆定律的正确性。
物理原理解释伏安特性实验的物理原理基于欧姆定律。
根据欧姆定律，电流I与电压U之间的关系可以用线性方程表示，即I = U/R，其中R为电阻。
用伏安法测电阻实验中的误差分析
用伏安法测电阻实验中的误差分析伏安法是一种测量电阻的标准实验方法，它基于欧姆定律，通过测量电流和电压来计算电阻值。
然而，在实验中可能会出现各种误差，如仪器误差、环境误差和操作误差等，这些误差会影响实验结果的准确性。
因此，我们需要对这些误差进行分析并尽可能地减小它们的影响。
1.仪器误差仪器误差是指测量仪器本身存在的误差，比如电流表和电压表的示值误差、内阻等。
这些误差可以通过仪器的精度和误差范围进行估计。
要减小仪器误差，需要使用精度更高的仪器，例如数字万用表。
2.环境误差环境误差包括温度、湿度、气压等因素的影响。
这些因素会影响电流电压的传输、电阻体的温度和电阻材料的性质，从而影响实验结果的准确性。
要减小环境误差，需要将实验环境控制在稳定的温度，湿度和气压条件下。
3.操作误差操作误差是指在实验过程中由操作人员引起的误差。
例如，操作人员可能在接线或调节电压电流时出现偏差，或者在读取仪器示数时出现误差。
要减小操作误差，需要操作人员遵循标准操作程序，并进行培训和熟练操作实验设备。
4.电源误差电源误差是指实验电源本身存在的误差，包括电源本身的稳定性和纹波等。
为了减少电源误差，需要使用较为稳定的电源，并选择经过稳定或者滤波的电源输出。
5.电极极化电极极化是指在实验过程中，由于电流密度过大或电压过低而导致电极表面化学反应，从而造成电极表面状态的改变，使得实验结果有误差。
要避免电极极化，需要选择适当的电极材料和电流电压范围，并定期更换电极不良率较低的耐腐蚀电极。
总之，在伏安法测量电阻的实验中，我们不能完全避免误差，但可以采取一些措施来减小误差对实验结果的影响，从而提高实验结果的准确性。
伏安分析法(voltammetry)
阴极：Pd 2+ + 2e + Hg = Pd ( Hg ) 阳极：Hg + 2Cl = Hg 2 Cl 2 + 2e 2
3）V外继续增大 ,电解反应加剧，电解池中电流也加剧，如 ） 电解反应加剧， 电解反应加剧 电解池中电流也加剧， 图中② ④ 此时，滴汞电极汞滴周围的Pd 图中②~④段。此时，滴汞电极汞滴周围的 2+浓度 迅速 下降而低与溶液本体中的Pd 于是溶液本体中Pd 下降而低与溶液本体中的 2+浓度 ，于是溶液本体中 2+ 向电极表面扩散以是电解反应继续进行。这种 向电极表面扩散以是电解反应继续进行。这种Pd2+不断扩 扩散电流。 散，不断电解而形成电流称为扩散电流。这时在溶液本体 不断电解而形成电流称为扩散电流 与电极表面之间形成一扩散层。 与电极表面之间形成一扩散层。 扩散层 设扩散层内电极表面上Pd2+浓度 为C0 ，扩散层外与 设扩散层内电极表面上 浓度 溶液本体中Pd2+浓度 相同为 。则浓度梯度为： 浓度 相同为C。则浓度梯度为： 溶液本体中
a c
因a(SCE) 电位恒定，可作为参比标准，规定为a=0 ， 电位恒定，可作为参比标准，规定为 则有： 则有：
V外 = － c （对SCE） ）
3 极谱曲线 极谱波 极谱曲线--极谱波 极谱分析中的电流—电压曲线（ 极谱分析中的电流 电压曲线（又 电压曲线 称极谱波） 称极谱波）是极谱分析中的定性 定、量依据。（以铅为例） 量依据。（以铅为例） 。（以铅为例 1）外加电压小于待测离子Pd分解 ）外加电压小于待测离子 分解 电压，无反应发生， 电压，无反应发生，只有微弱电流 （残余电流）通过。如图中：①~ 残余电流）通过。如图中： ②段 2）V外增加，达到 的分解电压， ） 增加，达到Pd的分解电压 的分解电压， 有电解反应发生。 有电解反应发生。电解池开始有微 小电流通过，如图中② 小电流通过，如图中②点。
电学实验2伏安法测电阻分析
．． ． v Rx 1 v2
Rx
(U 2 U1) U1
r1
．．
电阻测量的其他方法：替代法测量电阻
（1）原理
利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是电流表
外接都会对测量造成误差，而利用比较法测电阻可避
免这些误差．实验时先连入某待测电阻，记下电路中
电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻
箱，使电路中电表的读数与原来一样，这时电阻箱的
G、蓄电池（电动势为6V）
H、电键、导线
为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电 压表、电流表应选择__A_1 _，_V_1__，并画出实验电路图。
3.伏安法测电阻之发散思维
（1）“安安法”
条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用。
． Rx
A1
．． ．． A2
Rx
I2RA2 I1 I2
这需要用 电压表 和 电流表 去测量，测出
后再根据
U
R=
计算出来。
I
由于电压表也叫伏特表， 电流表也叫安培表，所以这 种用电压表、电流表测电阻 的方法叫“伏安法”测电阻。
目的：学习用伏安法测量电阻器的电阻值 原理：R=U/I 器材：
电源、开关、待测电阻、电流表、
电压表、滑动变阻器、导线
实验电路图
V
A
V A
实验步骤：
1、根据测量原理，设计电路图， 连接电路。
按电路图连接电路：
注意：开关要处于 滑片P移动至阻值 压表、电流表
状态，且在实验前要将 ，选择合适的 ，电 接线柱要接正确。
伏安法测电阻实物图连接：
2、闭合开关，调节滑动变阻器， 使电流为 某一适当值，从电压表 和电流表上分别读出U、I的值，把 实验数据记录在表格中。
仪分实验循环伏安法测定电极反映参数实验十报告
循环伏安法测定电极反应参数实验报告姓名:许诗赫院系:化院19系学号:PB14007321一、实验目的（1）了解循环伏安法的基本原理、特点和应用。
（2）掌握循环伏安法的实验技术和有关参数的测定方法。
二、实验原理在电化学分析方法中，凡是以测量电解过程中所得电流-电位（电压）曲线进行测定的方法称为伏安分析法。
按施加激励信号的方式、波形及种类的不同，伏安法又分为多种技术，循环伏安法就是其中之一，而且是一种重要的伏安分析方法。
先看线性扫描伏安法，若向工作电极和对电极上施加一随时间线性变化的直流电压（图1）,记录电流-电势曲线（图2）进行分析，就叫线性扫描伏安法。
图1 图2循环伏安法就是将线性扫描电位扫到某电位E后，再回扫至原来的起始电位值E i，电m位与时间的关系如图3所示。
电压扫描速度可从每秒毫伏到伏量级。
所用的指示电极有悬汞电极、铂电极或玻璃碳电极等。
图3 图4当溶液中存在氧化态物质O时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质R，O + ne → R当电位方向逆转时，在电极表面生成的R 则被可逆地氧化为O,R → O + ne一个三角波扫描，可以完成还原与氧化两个过程，记录出如图4所示的循环伏安曲线。
循环伏安法一般不用于定量分析，主要用于研究电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数等。
在循环伏安法中，阳极峰电流i P a 、阴极峰电流i P c 、阳极峰电位E pa 、阴极峰电位E P c 是最重要的参数,对可逆电极过程来说，5763E E E mV n∆= pa pc -=（1） 即阳极峰电势(E pa )与阴极峰电势(E pc )之差为57/n 至63/n mV 之间,确切的值与扫描过阴极峰电势之后多少毫伏再回扫有关。
一般在过阴极峰电势之后有足够的毫伏数再回扫，△E P 值为58/n mV 。
1i i ≈papc（与扫描速度无关） （2） 正向扫描的峰电流i p 为：3/21/21/2i n AD c ν⨯5p =2.6910 （3）式中各参数的意义为：i p — 峰电流（安培）； n —电子转移数； A —电极面积（cm 2）D — 扩散系数（cm 2/s ） ν—扫描速度（V /s ） c — 浓度（mol /L ）从i p 的表达式看：i p 与ν1/2和c 都呈线性关系，对研究电极过程具有重要意义。
锂电池研究中的循环伏安实验测量和分析方法
锂电池研究中的循环伏安实验测量和分析方法随着锂电池技术日益发展，科学界对于锂电池的使用和分析方法不断改进用以探索其更多可能性，因此，在锂电池研究中，实验者常常会使用循环伏安实验法（CV）来实现精确的测量和分析。
循环伏安实验是一种能够测量电池的内在特性的技术，它能够测量电池的电离平衡电势、反应速率和显示电池的寿命、电荷补偿效应和其它参数。
在这种实验中，在特定电压限制下，两个电极之间传递相同容量的电流，以测量当前和电位的变化，从而获得完整的电池参数。
循环伏安实验测量使用一种叫做“伏安曲线”的技术，可以显示电池的动态特性。
这种技术能够显示出放电过程中对应的电势和电流，从而探究电池的反应速率及动力学机制。
循环伏安曲线的拟合可以提供关于锂电池的有用信息，包括电池内部电荷容量、热电化锂活性、压降系数等。
此外，循环伏安实验测量还可以利用聚合物电解质技术来检测充放电状态下锂电池的阻抗变化。
对比分析不同充放电状态下的阻抗变化，可以帮助科学家更准确的掌握锂电池的特性和储能技术进步反映出来的时间演变行为。
因此，循环伏安实验测量是用来精确测量和分析锂电池的理想技术，可以通过一系列精细的测量，更深入理解锂电池的特性。
实验测量可以提供关于电池的重要信息，以便准确分析和设计出更高效、更可靠的锂电池产品。
要有效地实施循环伏安实验测量，需要一台高精度的、可调节的交流电源，以及精确的锂电池测试系统，以保证实验的准确性，这可以是闭环控制的，也可以是定时器控制的，根据实验要求灵活选择。
在实验测量完成后，还需要进行统计学分析计算，以确保数据的准确性。
综上所述，循环伏安实验测量和分析可以有效地揭示锂电池的参数，为进一步研究锂电池和提高其性能提供重要参考。
当然，它也存在一定的局限性，因此，实验者需要结合其他实验技术，进行综合分析，以更准确地了解锂电池特性。
研究人员还可以使用这些信息来设计更高效的、更可靠的锂电池产品，从而有助于普及锂电池的使用，推动锂电池技术的进一步发展。
伏安法测定电源电动势和内阻的误差分析
伏安法测定电源电动势和内阻的误差分析作者：陈忠来源：《中学理科园地》2012年第06期在高中物理选修3-1中，书上提供了多种测定电源电动势和内阻的方法：（1）伏安法（2）变阻箱和伏特表法（3）变阻箱和安培表法。
其中伏安法测定电源电动势和内阻是开设学生分组实验的首选，也是平时训练和高考的热点。
分析伏安法测定电源电动势和内阻的实验中产生的系统误差却是同学们最头痛的事，下面我就简单的介绍几种方法。
一、计算法伏安法测定电源电动势和内阻，有两种连接方法：（1）电流表外接法（如图1）：本次实验是根据公式E=U+Ir进行计算的。
理论上，在本次实验中只要调节滑线变阻器测定两次U和I，带入公式中就可以算出E和r.即E测=U1+I1 r测E测=U2+I2 r测可解得：E测=r测=在本次实验中，从公式E=U+Ir上看，要求电流表测的是干路电流，伏特表测的是电源路端电压。
然而，实际使用的电流表和伏特表都是有电阻的，所以，在本次实验中伏特表测的是电源路端电压；而电流表测并不是干路电流，从而产生了系统误差。
真实的干路电流应该是电流表中的电流加上伏特表中的电流，所以真实值的方程式应该是：E真=U1+（I1+）r真 E真=U2+（I2+）r真解得：E真= r真=我们把E测和E真两式进行比较发现E测（2）电流表内接法（如图2）：通过电路图，我们可以看出：电流表测的是干路电流；而伏特表测的并不是电源的路端电压。
真实的路端电压应该是伏特表上的电压加上安培表所分的电压，所以真实值的方程式应该为E真=（U1+I1 RA）+I1 r真 E真=（U2+I2 RA）+I2 r真可解得：E真= r真=-RA我们把E测和E真两式进行比较发现E测=E真，而比较r测和r真发现r测>r真。
二、等效电路法在电学中分析复杂的电路时，我们通常可以画其等效电路来解决问题，下面我们就通过等效电路的方法来分析该实验的系统误差。
（1）电流表外接法时，从图（1）中可以看出安培表没有能够实现测干路中的电流，怎样才能实现这一目地呢？如果我们把伏特表和电源看成一个整体，构成一个新的电源时，那么安培表就测的是干路电流了，在这个新的电源中伏特表有两个作用：一、它是一个阻值很大的电阻；二、它可以读出这个新电源的路端电压。
物理实验报告伏安法测电阻
物理实验报告伏安法测电阻伏安法是一种常用的物理实验方法，用于测量电阻。
在这个实验中，我们通过施加电压和测量电流的方式，来确定电阻的大小。
本文将详细介绍伏安法测电阻的原理、步骤以及实验结果的分析。
一、实验原理伏安法是基于欧姆定律的实验方法，欧姆定律表明电流与电压之间存在线性关系。
根据欧姆定律，电阻的大小可以通过测量电流和电压的比值来确定。
二、实验步骤1. 准备实验装置：将电阻器连接到一个稳定的电源上，并将电流表和电压表分别连接到电路中。
2. 施加电压：通过调节电源的电压，使其输出恒定的电压。
3. 测量电流：使用电流表测量通过电阻器的电流。
确保电流表的量程适当，以避免过载。
4. 测量电压：使用电压表测量电阻器两端的电压。
5. 记录数据：将测得的电流和电压值记录下来。
6. 重复实验：重复以上步骤，至少进行三次实验，以提高数据的准确性。
三、数据分析1. 绘制电流与电压的关系图：将测得的电流和电压值绘制成图表，其中电流为横坐标，电压为纵坐标。
根据欧姆定律，这个图应该是一条直线。
2. 拟合直线：通过拟合直线，可以确定电阻的大小。
拟合直线的斜率即为电阻值。
3. 计算电阻：根据拟合直线的斜率，计算电阻的数值。
注意单位的转换，通常电阻的单位为欧姆（Ω）。
四、实验结果及讨论根据实验数据和数据分析的结果，我们可以得出电阻的数值。
在实验中，我们可以观察到电流与电压之间存在线性关系，这符合欧姆定律的预期。
通过实验测得的电阻值，我们可以比较它与电阻器标称值的差异，以评估电阻器的准确性。
此外，我们还可以通过改变电阻器的材料、长度或截面积等条件，来观察电阻的变化。
这可以帮助我们更深入地理解电阻的本质和影响因素。
总结：通过伏安法测电阻的实验，我们可以通过测量电流和电压的方法，来确定电阻的大小。
实验结果可以帮助我们验证欧姆定律，并评估电阻器的准确性。
此外，通过改变实验条件，我们还可以进一步研究电阻的性质和影响因素。
这个实验不仅能够巩固我们对电路基本原理的理解，还能培养我们的实验技能和数据分析能力。
伏安特性实验报告
伏安特性实验报告伏安特性实验报告引言：伏安特性是电子学中常用的一个概念，用于描述电流与电压之间的关系。
通过伏安特性实验，我们可以了解电子元件的性能特点，为电路设计和分析提供重要参考。
本文将介绍伏安特性实验的目的、原理、实验步骤以及实验结果的分析。
一、实验目的：本实验的目的是通过测量电阻、电容和二极管的伏安特性曲线，掌握各种元件的电流-电压关系，加深对电子元件工作原理的理解。
二、实验原理：1. 电阻的伏安特性：根据欧姆定律，电阻的电流与电压成线性关系，即I=U/R，其中I为电流，U为电压，R为电阻值。
通过改变电阻值和测量电流和电压的关系，可以绘制出电阻的伏安特性曲线。
2. 电容的伏安特性：电容的电流与电压之间存在滞后关系，即电流随电压的变化而变化。
通过改变电压的频率和幅度，测量电流和电压的关系，可以绘制出电容的伏安特性曲线。
3. 二极管的伏安特性：二极管是一种非线性元件，其电流-电压关系满足指数函数关系。
通过改变二极管的正向电压和测量电流，可以绘制出二极管的伏安特性曲线。
三、实验步骤：1. 准备实验所需的电阻、电容和二极管元件，以及电流表和电压表等实验仪器。
2. 连接电路：将电阻、电容和二极管依次连接到电源电路中，保证电路的正常工作。
3. 测量电流和电压：通过电流表和电压表测量电阻、电容和二极管的电流和电压值，并记录下来。
4. 改变电压或频率：根据实验要求，逐步改变电压或频率，并记录相应的电流和电压值。
5. 绘制伏安特性曲线：根据实验数据，绘制出电阻、电容和二极管的伏安特性曲线。
四、实验结果分析：通过实验测量得到的伏安特性曲线可以反映出不同元件的电流-电压关系。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 电阻的伏安特性曲线为一条直线，且通过原点。
这表明电阻的电流与电压成正比，符合欧姆定律。
2. 电容的伏安特性曲线为一条曲线，且存在滞后现象。
随着电压的增加，电容的电流逐渐增大，但增长速度逐渐减慢。
3. 二极管的伏安特性曲线为一条非线性曲线，且存在正向电压和反向电压两个区域。
《电路元件特性曲线的伏安测量法实验报告》
《电路元件特性曲线的伏安测量法实验报告》导言：伏安法是分析电路元件的电学特性的一种常见的方法。
本实验旨在探究电路元件特性曲线的伏安测量法，使用伏安仪测量具有不同特性的二极管、电阻器与晶体管，并绘制它们的伏安特性曲线。
通过实验分析，我们可以更深刻地认识电子元件的特性及其工作原理。
一、实验仪器及原理本次实验使用的主要器材与仪器为直流电源、万用表、伏安仪，实验元件为二极管、电阻器和晶体管。
二、实验步骤1. 安装电路：将电路元件按实验要求安装在实验板上，并接好电路，注意连接正确。
2. 开启电源：调整直流电源的输出电压，使二极管的正向电压逐渐增加，记录其电压和电流的变化情况，绘制出二极管的伏安特性曲线。
3. 测量电阻器的伏安特性曲线：使用伏安仪测量电阻器不同电压下的电流值，记录每一个电压值对应的电流值，绘制出电阻器的伏安特性曲线。
4. 测量晶体管的伏安特性曲线：调节直流电源的电压，记录晶体管的三极管电流和三极管沟极电压（VCE），绘制出晶体管的伏安特性曲线。
三、实验结果与分析1. 二极管的伏安特性曲线二极管具有单向导电性。
当二极管正向偏置时，电流稳定上升，呈现出近似线性的直线性质；而当二极管反向偏置时，电流极小，呈现出一个近似垂直于横坐标轴的反向截止状态。
实验测得的二极管特性曲线如下图所示：2. 电阻器的伏安特性曲线电阻器为无源元件，其特性曲线表现为直线性质。
由于电阻器内部电阻稳定，当电压升高时，电流也呈线性升高的趋势。
实验测得的电阻器特性曲线如下图所示：3. 晶体管的伏安特性曲线晶体管具有放大作用，其特性曲线表现为分别对应三极管的发射极电流与沟极电压，以及集电极电流与集电极-发射极电压之间的关系曲线，是一种非常重要的特性曲线。
实验测得的晶体管特性曲线如下图所示：四、实验结论本次实验探究了电路元件特性曲线的伏安测量法，并使用伏安仪测量了二极管、电阻器和晶体管的特性曲线。
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【实验内容】
• （1） 在10mL比色管中各加入2mLPBS缓冲溶液，再 分别加入0、0.20、0.60、0.80、1.0mL抗坏血酸标准 溶液后以高纯水稀释至刻度。溶液用作制备标准曲 线。 • （2）在50mL烧杯中加入市售维生素C片剂一片，加 入适量水搅拌使其溶解后转移至100mL容量瓶中稀 释至刻度后放置，使其澄清。溶液用作试液。 • 在10mL比色管中加入2mLPBS缓冲溶液，再加入上 述澄清试液0.5mL，用高纯水稀释至刻度。平行配制 2份。 • （3）将玻碳电极在麂皮上用抛光粉抛光后，再用蒸 馏水清洗干净；
•
【思考题】
• 从循环伏安图可以测定那些电极反应的参数？ 从这些参数如何判断电极反应的可逆性？ • 如何判断碳电极表面处理的程度？
参考文献
董绍俊，车广礼，谢远武，化学修饰电极（修订版），北京： 科学出版社，2003 A. J. Bard，L. R. Faulkner，Electrochemical Methods Fundamentals and Applications电化学方法原理和应用(第二版)， 化学工业出版社，2005
Current/A
14 12 10
i/μ A
i/
8 6 4 2 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
X E/V title axis
1 mM K3Fe(CN)6在金电极上的DPV图
•
维生素C又名抗坏血酸,是动物维持、生 长、繁殖和保证健康所必需的营养物质, 是生命中不可或缺的物质。它在电极上 能直接发生氧化还原反应。
由于采用了两次电流取样的方法，因而能很好的扣除因 直流电压引起的背景电流。微分脉冲伏安法峰电流与脉 冲振幅的大小成正比，峰电流不受残余电流的影响。加 电压和记录电流的方式如图
图中AB为脉 冲振幅（高 度），BC为 脉冲持续时 间,记录的电 流为i2和 i1的 差值 △I。
微分脉冲极谱加电压和记录电流的方式图
从伏安图的波形、氧化还原 峰电流的数值及其比值、峰 电位等可以判断电极反应机 理以及电极反应的可逆性。
• 伏安图中，在正向扫描也就是电位变负时，电 极上发生还原反应产生阴极电流，从而指示电 极表面附近氧化型物种的浓度变化信息。当反 向扫描即电位变正时，得到的还原型物种重新 氧化产生阳极电流而指示它是否存在和变化。 因此，CV图能提供电活性物质电极反应过程的 历程以及电极表面吸附等信息。
•抛光后先洗去表面污物，再移入超声水浴中清洗，每次 23分钟，重复三次，直至清洗干净。最后用乙醇、稀酸 和水彻底洗涤，得到一个平滑光洁的、新鲜的电极表面。 将处理好的碳电极放入含一定浓度的K3Fe(CN)6和支持 电解质的水溶液中，观察其伏安曲线。如得到的曲线阴、 阳极峰对称，两峰的电流值相等，峰峰电位差Ep约为 70 mV（理论值约60 mV），即说明电极表面已处理好， 否则需重新抛光，直到达到要求。
体系
Scan Rate (V/s)
Epc
Epa
ΔEp
ipc
ipa
ipc/ipa
5 mM 0.02 K3Fe(C N)6 0.05
0.1 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.2
【数据处理】
• 在软件Origin下绘制K3Fe(CN)6的氧化还 原峰电流ipc、ipa 分别与扫速的平方根 υ1/2 的关系曲线。 从以上数据及曲线得出K3Fe(CN)6在电极 上的可能反应机理。
•
Init E (V)
0.7 V
Segment
2
High E (V) 0.7 V
Low E (V) 0 V Scan Rate (V/s) 0.02 V
Smpl 0.001 Interval (V) Quiet Time 2 (s) Sensitivity (A/V) 5e−5
【数据处理】
• 从以上所作的循环伏安图上分别求出Epc, Epa, ΔEp,ipc,ipa,ipc/ipa等参数，并列表表示。
-6
-3
5
-4
4
3
-5 0.4 0.2 0.0 -0.2
i*10 A
6
2
1
V
0
标准品
样品 0.06 0.08 0.1 1.711
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
c mg/mL
c (mg/mL)
0.0
0.02
ipa(A) （e-6） 0.000 0.515 2.354 3.524 4.681
ip=2.69105n3/2AD1/2υ1/2C
其中A为电极的有效面积（cm2），D为反应物的扩散系数 (cm2/s)，n为电极反应的电子转移数，υ为扫速（V/s），C为 反应物的浓度（mol/cm3），ip为峰电流（A）。
CHI660仪器结构与原理
图5 电化学实验装置图 RE﹑WE﹑UE分别为参比电极、工作电极和对电极
• 根据循环伏安图的峰峰电位差可以判断电 极反应的可逆性。电极反应的可逆性主要 取决于电极反应速率常数的大小，还与电 位扫描速率有关。
循环伏安法在溶液电化学中常用来定量测量有关的参数，可 根据Randles-Sevcik公式计算如电极有效表面积（A）、电 子转移数（n）和扩散系数（D）等。在25C时，RandlesSevcik公式可表示为：
伏安分析法
• 方法原理
循环伏安法（CV）是将固定面 积的工作电极和参比电极之间 加上对称的三角波扫描电压， 记录工作电极上得到的电流与 施加电位的关系曲线，即循环 伏安图。起扫电位为0.8V，反 向起扫电位为-0.2V,终点又会扫 到0.8V
起始电位为0.8V，然后沿负的 电位扫描，当电位至K3Fe(CN)6 可还原时将产生阴极电流。此 时的电极反应为：
实验二 差示脉冲伏安法测定维生素 C的含量
【目的】 • 了解差示脉冲伏安法的原理，掌握实验 技术，并应用其测定维生素C片剂中Vc 的含量。
差示脉冲伏安法原理
• 微分脉冲伏安法是一种高灵敏度的伏安 分析技术。它是在缓慢变化的直流电压 上叠加一个恒振幅的脉冲电压，脉冲振 幅（高度）一般十～几十毫伏，持续时 间40～60毫秒，记录脉冲结束前一瞬间 的电流与加脉冲前一瞬间的电流之差。
A
-0.24698
y= A + B * x B 47.34186
R
0.99388
【思考题】
• 1. 差示脉冲伏安法为何能达到较高的灵 敏度？ • 2. 差示脉冲伏安图为什么呈现峰形？
阳极电流随着扫描电位正移迅速增加，当电极表面的K4Fe(CN)6浓 度趋于零时，阳极电流达到峰值。扫描电位继续正移，电极表面 的K4Fe(CN)6消耗完毕，阳极电流衰减至最小。当电位扫至0.8V时 完成第一次循环，获得了循环伏安图。
• 从CV图中可得到几个重要的参数：阳极峰电流 （ipa），阴极峰电流(ipc)，阳极峰电位(Epa)， 阴极峰电位(Epc)。测量ip的方法是沿基线作切 线，然后外推，与峰顶所作的垂线相交，该段 垂线的高度即为峰电流值。峰电位Ep值可以直 接从峰顶对应的横坐标上获得。现代电化学仪 器均可以直接报告峰电流和电位值。
【数据处理】
• （1）在软件Origin下由5份抗坏血酸标准溶液 所得DPV图的峰电流（以μA表示）对相应的浓 度（以mg/mL表示）作标准曲线。 • （2）由试样测得的峰高从曲线上查出或计算 浓度。 • （3）计算市售维生素C片剂的含量，以mg/片 表示，并与药瓶的标示值进行比较。
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i/A (10 )
实验一 循环伏安法测电极反应参数
【目的】 了解循环伏安图的特性。学习和掌握循环伏安法的原理 和实验技术。 【仪器和试剂】 1. CHI 660B 电化学系统，玻碳电极（d = 4mm） 为工作 电极，银/氯化银电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极； 2. 固体铁氰化钾、H2SO4 溶液；高纯水。 3. 100 mL 容量瓶、50 mL 烧杯、10mL比色管、玻棒。
Init E (V)
-0.2 V
Sampling Width(s)
0.0167
Final E (V)
0.8 V
Pulse Period (s) 0.2
Incr E (V)
0.004 V
Quiet Time (s)
2
Pulse Width (s) 0.05s
Sensitivity (A/V) 2e−6
HO
O O
O
O O + 2e + 2H+
HO CHOHCH2OH
O CHOHCH2OH
【仪器和试剂】
• 1. CHI 660B 电化学系统，玻碳电极（d = 4mm） 为 工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅 助电极； • 2. 1.00 mg/mL 抗坏血酸溶液；0.1mol/L 磷酸缓冲溶 液(PBS，pH=7.4。精确量取0.1mol／L Na2HPO480.8 毫升，0.1mol／L KH2P0419.2毫升，2.89g和0.26g混 匀即成 )；市售维生素C片剂；高纯水。 • 3. 100 mL 容量瓶、50 mL 烧杯、10mL比色管、玻棒。 • 4. 超声波清洗器。
4 Fe(CN )3 e Fe(CN )6 6
随着电位变负，阴极电流迅速增加，直至电极表面的K3Fe(CN)6浓 度趋于零，电流达到最高峰。然后电流迅速衰减，当电电极电位 向正向变化至K4Fe(CN)6的析出电位时，聚集在电极表面附近的还 原产物K4Fe(CN)6被氧化，电极反应为：
4 Fe(CN )6 e Fe(CN )3 6
仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上,被研究 的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与 工作电极连成通路,且发生的反应与工作电极相反， 反应的电流通过工作电极。
碳电极处理
• 对于碳电极，一般以Fe(CN)6的氧化还原行为作电化 学探针。 首先，固体电极表面的第一步处理是进行机械研磨、抛 光至镜面程度。通常用于抛光电极的材料有金钢砂、 CeO2、ZrO2、MgO和-Al2O3粉及其抛光液。抛光时总 是按抛光剂粒度降低的顺序依次进行研磨。