用电位差计测量电动势

动势。
IR
C
Ex
D
Ｇ
S
补偿回路
【实验原理】
3．电位差计的电路及原理
电位差计共有三个回路：上半部分为工作回路 （Ｅ－Ｒn－ＲＡＢ－Ｅ），下半部分为两个补偿回路： 一个是标准电池补偿回路（ＥＳ－ＲＣ‘Ｄ’ －Ｇ－ＥＳ）， 一个是待测电动势补偿回路（ＥＸ－ＲＣＤ－Ｇ－ＥＸ） 。
【实验原理】
3．电位差计的电路及原理
【实验仪器】
标准电池
ES (t) ES (20) 4(t 20) 105 (t 20)2 106 (V ) 在室温+20℃时，ES (20) =1.0186V
【实验内容与步骤】
1．在关闭 电源、断开 开关的情况 下连接电路；
注意： 工作电源、 标准电池和 待测电池一 定要正极对 正极、负极 对负极。
再计算出电阻丝 C' D' 长 LS LS=5.093m (以室温20℃为例)
【实验内容与步骤】
校准方法：
接通电源开关S1 ，接入标准电池Es，将插头C插在 数字5的插孔上，滑动触头D移到0.0930m处，按下触头 D ，调节滑线变阻器Rn ，使检流计指针指零（注意检 流计档位的使用）。接通S3（等于去掉保护电阻R）， 再次微调Rn ，使P的指针指零，此时电阻丝上每米电压 降A =0.2伏/米。
【实验内容与步骤】
【实验内容与步骤】
2．校准电位差计（提供合适的工作电流）并测LS 工作电流过大过小，会使 UCD也过大过小，
补偿回路将无法调到补偿状态。因而工作回路 需要校准。 要求：电阻丝每米电压降约 A ES / LS =0.2V/m
由给定公式计算出标准电池电动势ES ES (t) 1.0186 4(t 20) 105 (t 20)2 106 (V )
【思考题】
1．调节电位差计达到补偿状态的必要条件是
什么？（提示：E与ES、Ex之间的极性有什么
要求？） 2．电位差计在使用前为什么要进行校准？如 何进行校准？ 3．在用线式电位差计测量未知电动势时，电 路接通后，检流计只向一个方向偏转，无法达 到补偿，分析此故障的原因，并提出排除故障 的方法。
Ex
ES LS
Lx
６．估算不确定度，写出结果表达式。
(1)EX不确定度 UrEX
U ES ES
2
U LS LS
2
U LX LX
2
UEX EX UrEX
【实验内容与步骤】
(2)写出结果表达式
ES ES Uinst
LS ES ULS LX EX ULX EX EX UEX
U rLS
【实验原理】
1．一般方法
在测量电池电动势Ex时，一般是在电池两 端并联上伏特表，此时
UCD Ex I r
由于电源内阻r的存在，测量值不准！
【实验原理】
2．补偿法
在电阻Ｒ两端加电压，接通开关Ｓ，调节
C、 D间电压（此电压在回路中与Ex 反向，起
补偿作用）使检流计（Ｇ）中无电流，指针不
偏转，此时Ex =UCD，测量此时UCD 即为待测电
【实验仪器】
UJ-11电位差计（十一线式电位差计） 电阻线AB长5.5m，5m往复绕在11个接线插孔 上，0.5m绕在0B上。 电阻丝电阻：7.198Ω/m 电阻丝允许最大电流：0.2A A
0 B
【实验仪器】
检流计 （AZ19型）
【实验仪器】
直流稳压电源(3V)
【实验仪器】
滑线变阻器
2
1 3
比较法测电动势（前提：保证工作回路电流Ι不变）。
待测电动势补偿回路达到补偿时：
UCD Ex I r0 Lx
（1）
标准电池补偿回路达到补偿时：
UCD ES I r0 LS
（2）
其中Ex（待测电池的电动势）未知，ES （标准电池的 电动势）已知。 Lx为CD间长度， LS为C′D′间长度，均 可测量。 r0为A、B间电阻丝单位长度的阻值。
测量Ls ：
实验中，调节滑线变阻器Rn难以使检流计指针指零， 可以微调滑动触头D的位置，以使检流计指针指零，但 这时要记录Ls的值（不是5.0930m ）。
【实验内容与步骤】
3．测 Lx
断开S3 ，固定Rn和工作电源电压（保持工
作电流不变）。
接入Ex，将滑动触头D移到靠近尺的左边处， 移动插头C在不同插孔处，按下触头D ，找出 使P的指针偏转方向相反的两个相邻数字的插 孔，将插头C插在数字小的插孔上，然后向右 移动触头D ，点按式接触D ，直到P的指针指 零。接通S3 ，稍微调节触头D的位置，当P的指 针不偏转时(灵敏度取较高的档位)，记录CD间 电阻丝的长度Lx 。
U LS LS
100%
U rLX
ULX LX
100%
U rE X
UEX EX
100%
【注意事项】
工作电源E、标准电池ES和待测电池Ex一定要 正极对正极、负极对负极； 实验中禁止使滑动触头D在电阻丝上滑动着找 平衡点，以免磨损电阻丝，而是采用跃按方式； 正确使用检流计； 标准电池内装有玻璃容器，容器内盛有化学液 体，要防止震动和摔坏，不可倒置。
【实验内容与步骤】
４．重复测量5次
表 测量长度Ls、 Lx
1
来自百度文库
2
3
4
Ls
Lx
单位：m
5
平均值
计算不确定度（不计B类不确定度 ）
U ES U inst
U LS
tS LS
2.78
5
(LS LS )
i 1
5 4
U LX
tS LX
2.78
5
(LX LX )
i 1
5 4
【实验内容与步骤】
５．计算平均值
【实验原理】
UCD Ex I r0 Lx
UCD ES I r0 LS
3．电位差计的电路及原理
（1）、（2）两式相除，得：
Ex
ES LS
Lx
（3）
其中
ES LS
Ir0
，称为电阻丝单位长度的电压降。
【实验仪器】
UJ-11电位差计（十一线式电位差计） 检流计（AZ19型） 直流稳压电源（3V） 滑线变阻器 标准电池 待测电池 单刀单掷开关 固定电阻 连接导线若干
【实验简介】
用电压表直接测量电源电动势，由 于电源内阻产生电压降而使结果偏小。 本实验通过电位差计来测量未知电动势， 采用两种基本测量方法——补偿法和比 较法，从而解决了测量不准的问题。该 方法的优点是测量精密度高、测量范围 宽广。
【实验目的】
1．掌握电位差计的工作原理、电路结构 和特点。 2．学习用线式电位差计测量电动势。