用电位差计测量干电池的电动势与内阻
实验目的:1、掌握用电位差计测量电动势(电压)的原理
2、测量干电池的电动势与内阻
实验仪器:UJ33b型直流电位差计、干电池、导线、电阻
实验原理:右图所示,
1、如图采用补偿法原理,使被测电动势与标准电动势相比较,从而获得测量结果,即
当IG=0时,EX=EN。(指出:原则上这种方法可以测出未知电动势E ,但使用可调电源是不切实际的,因此,电位差计是利用分压的方法,使电动势E 和一个大小可变的、且能准确知道的电位差来达到补偿。)
2、电位差计的工作原理:图中E 为待测电动势,E为工作电源,G为检流计,E 为标准电池,它能保持稳定的电动势,但随温度而变化。
测量时,先将转换开关“K”置于“标准”位置,调节Rp使检流计指“0”,则:(1)这一步骤的目的是使工作电流回路中的R 流过一个标准电流。保持I不变,然后将“K”转换至“未知”位置,调节
Rx使检流计指“0”,则
(2) 由(1)(2)得:
其中,EN是标准电动势(已知),若Rx、Ry已知,则可测得待测电池
的电动势Ex。
由于精密电阻R 、R 的准确度很高,标准电池的电动势准确稳定,检流计很灵敏,所用电源稳定,所以E 的测量精度很高。此外,当补偿回路达到完全补偿时,回路中无电流,这表明测量时既不从标准电池中,也不从测量回路中吸取电流,因此,不改变被测回路的原有状态和电动势的值。亦可避免回路中导线电阻、标准电池内阻及被测回路等效内阻对测量准确度的影响。
实验步骤:
1、测量干电池的电动势:
1)将倍率开关从“断”旋至“×10”档,“测量-输出”开关置于“测量”, 5分钟后,调节“调零”旋钮,使检流计指“0”,被测电动势按极性接入“未知”端钮。
2) “扳键开关”扳向“标准”,调节“粗”、“微”旋钮直到检流计指“0”。
3) “扳键开关”扳向“未知”,调节I、II、III测量盘,使检流计指“0”则被测干电池的电动势为测量盘的读数与倍率的乘积。
4)重复2)、3)步测电动势,将数据填入表格,并取三次平均值
2、电池内阻的测量
按右图连接线路,取R=1000欧姆。由欧姆定律:
所以:
已测知,只需测得电阻R两端的
电压U,由上式即可得r内。
干电池的电动势 (V) 电压U(V)干电池的内阻( )
用电位差计测量电压U,数据记入表格,并测三次取平均值。
数据处理:
1、电动势(计算出下列各量)
结果表达: ( )
2、内阻 (计算出下列各量)
结果表达: ( )
注意事项:
(1)板键开关采用跃接法。
(2)接线时,电源的正、负极不能接错。
(3)测量过程中,要经常检查工作电流是否标准化。
(4)实验完毕,仪器复原。